具有并网发电、独立发电及UPS功能的光伏发电系统技术方案

本实用新型专利技术一种具有并网发电、独立发电及ＵＰＳ功能的光伏发电系统，主要包括太阳能电池阵列、ＤＣ／ＤＣ隔离变换及控制装置、最大功率点控制模块、储能装置、电池充放电控制模块、并网／独立／ＵＰＳ功能转换及控制模块、辅助电源和通信及显示装置，其中该并网／独立／ＵＰＳ功能转换及控制模块主要完成并网发电、独立发电、不间断电源三种功能的转换以及自动转换条件的判断；由于采用软件判断及控制手段，在不增加任何硬件成本的情况下，能够实现并网发电、独立发电、ＵＰＳ三种功能，而且这三种功能能够自动根据工作环境条件以及电网条件的不同自动工作于某一最佳状态，从而减少了用户对该设备的维护量，使光伏电能发挥得淋漓尽致，为用户的供电提供有力的保障。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种并网太阳能光伏发电系统，尤其是兼具并网发电、独立发电及UPS功能的光伏发电系统。
技术介绍
光伏并网发电技术是最近几年兴起来的新技术，与传统煤电、油 电相比具有环保、无能源消耗、可重复利用等诸多优点，是今后实现 能源战略的发展的重点。在国外已经有很多国家实行屋顶光伏计划。 由于屋顶光伏发电不受地域限制、不占用耕地面积，而且可以在城市 中使用与大电网实现并网，因此具有非常广阔的市场前景。随着光伏 发电成本的逐渐降低，屋顶光伏发电必将成为光伏发电的主流。实现 成本较低是今后光伏发电系统的发展方向。目前市面上出现得比较多的是并网光伏发电系统，或者是只具有 独立发电的光伏发电系统，前者当电网停电时，就不能与电网并网，发电受电网限制较大；后者是当长期出现阴雨天时，就不能及时输出电能，严重情况下还有可能损坏储能装置中的蓄电池。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种具有并网发电、独立发电及UPS功能的光伏发电系统，尤其是在屋顶光伏发电中使用的家用光伏发电系统，首先可以利用太阳能并网发电，卖电给电网实现营利；当电网出现故障或停电时可以实现独立模式的发电，以满足家庭用电需要；最后，可以实现家庭负载的不间断供电，从而提高家庭供电的质量。一种具有并网发电、独立发电及UPS功能的光伏发电系统，主要 包括太阳能电池阵列、DC/DC隔离变换及控制装置、最大功率点控制 模块、储能装置、电池充放电控制模块、并网/独立/UPS功能转换及 控制模块、辅助电源和通信及显示装置，其中该太阳能电池阵列由光伏电池组件通过一定的电气连接方式组 成，将太阳光能直接转换成电能，通过最大功率点控制模块来跟踪光 伏电池的最大功率点，使光伏电池处于最大功率输出状态，并将太阳能电池阵列产生的直流电压直接输出给DC/DC隔离变换及控制装置 和辅助电源；该DC/DC隔离变换及控制装置接收太阳能电池阵列产生的直流 电压，经过隔离变换成恒定的直流电压输出给并网/独立/UPS功能转 换及控制模块和储能装置；该储能装置主要用于储存太阳光伏电能，在UPS工作模式中用于 储存交流电能；该电池充放电控制模块连接于储能装置，并根据不同的工作状态 对该储能装置进行不同的充放电控制；该并网/独立/UPS功能转换及控制模块主要完成并网发电、独立 发电、不间断电源三种功能的转换以及自动转换条件的判断；该辅助电源主要将光伏电能和电网的电能转换成各控制部分所 需要的各种低压控制电源；通信及显示装置用于显示各种工作状态及运行参数，及完成各种数据的通信。所述的并网/独立/UPS功能转换及控制模块，主要包括IGBT全 桥逆变电路、整流逆变模式选择模块、输出开关、停电孤岛检测模块 和并网/独立/UPS功能选择判断切换模块；其中并网/独立/UPS功能 选择判断切换模块通过停电孤岛检测模块完成电网停电状态以及并网状态下的孤岛检测，以判断是否需要进行功能转换；出现停电情况下，该停电孤岛检测模块输出信号给并网/独立 AJPS功能选择判断切换模块，该并网/独立/UPS功能选择判断切换模 块控制断开输出开关并通知整流逆变模式选择模块输出相应的驱动 信号，使IGBT全桥逆变电路处于独立发电的逆变模式，以光伏电能 为本地负载供电；若电网未停电，则在光伏电能正常的情形下进入并网发电工作模 式，由并网/独立/UPS功能选择判断切换模块控制合上输出开关，并 检测储能装置是否处于充满状态，若是则通过整流逆变模式选择模块 输出驱动信号，使IGBT全桥逆变电路处于电流源模式，将太阳光伏 电能输入电网，否则通过整流逆变模式选择模块输出驱动信号，使 IGBT全桥逆变电路处于充电模式，先满足储能装置充电需求；若电网未停电且光伏电能非正常，该并网/独立/UPS功能选择判 断切换模块检测到储能装置电能不足时，通过整流逆变模式选择模块 输出驱动信号，使IGBT全桥逆变电路处于高频整流模式，从电网吸 收电能为储能装置提供充电电能；若储能装置处于充足状态，则进入 UPS工作模式中，通过停电孤岛检测模块时刻检测电网是否停电，以 便并网/独立/UPS功能选择判断切换模块能控制整流逆变模式选择模 块输出驱动信号，使IGBT全桥逆变电路处于电压源模式，为本地负载提供电能。所述的出现停电情况下，若该光伏电能大于本地负载的功率，则 光伏电能为储能装置充电同时为本地负载供电，否则，光伏电能与储 能装置同时为本地负载供电。采用本技术的技术方案后，可以在不增加系统成本的情况下实现并网发电、独立发电和UPS不间断电源三种功能，实现一机多用。而这三种功能可以自动转换、自动配合、自动选择和智能检测，能够 最大限度的使用太阳能发电，最大限度的保证居民的供电质量。本实 用新型能很好地解决晚间无太阳能的供电、电网停电时的供电、长期 阴雨天时的供电等一系列供电问题，将会成为光伏发电的主流产品。附图说明图1为本技术中各部件组成的连接关系图2为本技术并网/独立/UPS功能转换及控制模块中IGBT全桥逆变电路连接图3为本技术IGBT全桥逆变电路工作于电压、电流源模式的电路组成图4为本技术IGBT全桥逆变电路工作于整流(充电)模式 的电路组成图5为本技术掉电瞬时检测执行流程图及图解分析； 图6为本技术并网、独立、UPS工作模式判断选择流程图。具体实施方式如图1所示，本技术一种具有并网发电、独立发电及UPS功7能的光伏发电系统，主要包括太阳能电池阵列1、 DC/DC隔离变换及控制装置2、最大功率点(MPPT)控制模块3、储能装置(蓄电池)4、 电池充放电控制模块5、并网/独立/UPS功能转换及控制模块6、辅 助电源9和通信及显示装置10组成。其中太阳能电池阵列1:由光伏电池组件通过一定的电气连接方式组成，将太阳光能直接转换成电能，并将太阳能电池阵列l产生的直流电压直接输出给DC/DC隔离变换及控制装置2和辅助电源9;DC/DC隔离变换及控制装置2:接收太阳能电池阵列1产生的直 流电压，经过隔离变换成恒定的直流电压输出给并网/独立/UPS功能转换及控制模块6和储能装置(蓄电池)4;最大功率点控制模块3:由于光照的强度及太阳能电池的特性不同，光伏电池的最大功率点会有所不同，该部分采用扰动观测法来跟踪光伏电池的最大功率点，使光伏电池处于最大功率输出状态；储能装置(蓄电池)4:主要用于储存太阳光伏电能，在UPS工作模式中用于储存交流电能；电池充放电控制模块5:连接于储能装置4，根据本技术不同的工作状态对该储能装置4进行不同的充放电控制。并网/独立/UPS功能转换及控制模块5:为本技术的核心部分，该部分主要完成并网发电、独立发电、不间断电源三种功能的转换以及自动转换条件的判断当电网有电、在有太阳白天此状态下并网/独立/UPS功能转换及控制模块5检测储能装置4是否处于充满状态，若是则直将太阳光 伏电能最大程度地输入电网8，达到并网发电的目的，否则先满足储能装置4充电需求；当电网有电、有太阳晚上此时由于当天白天是晴天，因此储 能装置4肯定是处于充足状态，因此本技术处于UPS模式中，当电网8突然停电时，该并网/独立/UPS功能转换及控制模块5能在 10mS以内启动电压源模式，为本地负载7提供电能；当电网无电、有太阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有并网发电、独立发电及ＵＰＳ功能的光伏发电系统，其特征在于：主要包括太阳能电池阵列、ＤＣ／ＤＣ隔离变换及控制装置、最大功率点控制模块、储能装置、电池充放电控制模块、并网／独立／ＵＰＳ功能转换及控制模块、辅助电源和通信及显示装置，其中：该太阳能电池阵列由光伏电池组件通过一定的电气连接方式组成，将太阳光能直接转换成电能，通过最大功率点控制模块来跟踪光伏电池的最大功率点，使光伏电池处于最大功率输出状态，并将太阳能电池阵列产生的直流电压直接输出给ＤＣ／ＤＣ隔离变换及控制装置和辅助电源；　该ＤＣ／ＤＣ隔离变换及控制装置接收太阳能电池阵列产生的直流电压，经过隔离变换成恒定的直流电压输出给并网／独立／ＵＰＳ功能转换及控制模块和储能装置；　该储能装置主要用于储存太阳光伏电能，在ＵＰＳ工作模式中用于储存交流电能；　该电池充放电控制模块连接于储能装置，并根据不同的工作状态对该储能装置进行不同的充放电控制；　该并网／独立／ＵＰＳ功能转换及控制模块主要完成并网发电、独立发电、不间断电源三种功能的转换以及自动转换条件的判断；　该辅助电源主要将光伏电能和电网的电能转换成各控制部分所需要的各种低压控制电源；　通信及显示装置用于显示各种工作状态及运行参数，及完成各种数据的通信。...

【技术特征摘要】
1、一种具有并网发电、独立发电及UPS功能的光伏发电系统，其特征在于主要包括太阳能电池阵列、DC/DC隔离变换及控制装置、最大功率点控制模块、储能装置、电池充放电控制模块、并网/独立/UPS功能转换及控制模块、辅助电源和通信及显示装置，其中该太阳能电池阵列由光伏电池组件通过一定的电气连接方式组成，将太阳光能直接转换成电能，通过最大功率点控制模块来跟踪光伏电池的最大功率点，使光伏电池处于最大功率输出状态，并将太阳能电池阵列产生的直流电压直接输出给DC/DC隔离变换及控制装置和辅助电源；该DC/DC隔离变换及控制装置接收太阳能电池阵列产生的直流电压，经过隔离变换成恒定的直流电压输出给并网/独立/UPS功能转换及控制模块和储能装置；该储能装置主要用于储存太阳光伏电能，在UPS工作模式中用于储存交流电能；该电池充放电控制模块连接于储能装置，并根据不同的工作状态对该储能装置进行不同的充放电控制；该并网/独立/UPS功能转换及控制模块主要完成并网发电、独立发电、不间断电源三种功能的转换以及自动转换条件的判断；该辅助电源主要将光伏电能和电网的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志文，
申请(专利权)人：广东志成冠军集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：44[]