一种基于住宅家用的光伏并网逆变发电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及太阳能技术领域，具体涉及一种光伏发电系统。一种基于住宅家用的光伏并网逆变发电系统，包括太阳能电池板、升压模块、控制系统，控制系统包括低压控制系统、高压控制系统。低压控制系统包括低压DA全桥变换器、微型处理器系统，微型处理器系统连接低压DA全桥变换器的控制端。高压控制系统包括AD桥式整流滤波模块、高压DA全桥变换器，微型处理器系统分别连接AD桥式整流滤波模块和高压DA全桥变换器，高压DA全桥变换器的电流输出端连接交流负载。低压DA全桥变换器通过升压模块连接AD桥式整流滤波模块。由于采用上述技术，本实用新型专利技术不仅节能且经济，而且可以缓解电网用电高峰期用电紧张的形势。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能
，具体涉及一种光伏发电系统。
技术介绍
随着日本地震核泄漏事故发生，化石能源的逐步消耗以及化石能源的开发和利用所造成的环境污染和生态破坏问题，开发和利用能够支撑人类社会可持续发展的新能源和可再生能源成为人类急切需要解决的问题。太阳能作为一种新型的绿色可再生能源，具有储量大、利用经济、清洁环保等优点。太阳能光伏发电系统是利用太阳能电池板的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换成电能的一种新型发电系统。因而太阳能光伏发电系统的研究与应用成为当前较为重要的能源开发方向。根据不同场合的需要，太阳能光伏发电系统一般分为独立供电的光伏发电系统、并网光伏发电系统、混合型光伏发电系统三种。 并网光伏发电系统工作原理是将太阳能电池板产生的直流电能转化为和电网电压同频、同相、同幅值的交流电能，当主电网断电时，系统自动停止向电网供电。当有日光照射、光伏系统所产生的交流电能超过负载所需时，多余的部分送往电网；夜间当负载所需电能超过光伏系统产生的交流电能时，电网向负载补充电能。目前，我国的光伏发电技术局限于独立运用的场合，并网逆变技术落后，其中的一些核心并网逆变器主要依赖国外的进口，因而并网光伏系统的成本很高，严重制约了并网型光伏发电系统的发展和推广。研发一套控制性能性安全可靠，又能提高控制效率和能源利用率的太阳能光伏并网逆变系统十分必要。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种基于住宅家用的光伏并网逆变发电系统，解决以上技术问题。本技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现—种基于住宅家用的光伏并网逆变发电系统，包括一太阳能电池板、一升压模块、一控制系统，其特征在于，所述控制系统包括一低压控制系统、一高压控制系统；所述低压控制系统包括一低压DA全桥变换器、一微型处理器系统，所述微型处理器系统通过一低压驱动电路连接所述低压DA全桥变换器的控制端；所述高压控制系统包括一 AD桥式整流滤波模块、一与所述AD桥式整流滤波模块连接的高压DA全桥变换器，所述微型处理器系统通过一高压驱动电路分别连接所述AD桥式整流滤波模块和所述高压DA全桥变换器的控制端，所述高压DA全桥变换器的电流输出端连接一交流负载； 所述低压DA全桥变换器的电流输出端通过所述升压模块连接所述AD桥式整流滤波模块的电流输入端。由于在并网逆变器电气测量和控制中，如果模拟量与数字量之间没有电气隔离，高电压、强电流就很容易串入低压器件，并将其烧毁。因而在本技术中，将高压控制系统与低压控制系统隔离分开而来，两者之间通过升压模块连接，保护了低压端器件免受烧毁的危险。还包括一电网信号米集系统，所述电网信号米集系统包括一电网供电模块、一用于采集电网的电压幅值和过零点的电压幅值与过零检测相位电路，所述高压DA全桥变换器的电流输出端还连接所述电网供电模块的电流输入端，所述电压幅值与过零检测相位电路的信号输出端连接所述微型处理器系统。在太阳能电池板所产生的交流电能超过负载所需时，可以并入电网供电模块中。为了能安全可靠的并入电网，需要实现逆变后的电压和电网电压的频率、相位、幅值一致。本技术通过电压幅值与过零检测相位电路来精确的采集电网交流电压的过零点(zero_crossing)、幅值信号(AC_volt),并传送给微型处理器系统，微型处理器系统采用过零检测相位、数字锁相环算法，使得高压DA全桥变换器输出电压与电网电压同频同相。若同频同相同幅值，微型处理器系统产生一信号通过给高压控制系统，允许高压DA全桥变换器的继电气开关闭合并入电网。所述高压控制系统还包括一光电隔离模块，所述电压幅值与过零检测相位电路通 块还连接所述高压驱动电路。本技术通过光电隔离模块将电压幅值与过零检测相位电路传送的高压信号转换为低压信号，传送给微型处理器系统。本技术在低压与高压的信号传送之间设置光电隔离模块后，实现的电气隔离、保护低压端器件的目的。并且还具有抗干扰能力强、工作稳定、无触点、使用寿命长、传输效率高等显著优点。还包括一用于检测所述太阳能电池板输出的电流和电压的电流电压采样电路，所述电流电压采样电路的输入端连接所述太阳能电池板的电流输出端，所述电流电压采样电路的输出端连接所述微型处理器系统。为了提高光伏并网逆变发电系统效率，需要实时跟踪太阳能电池板的最大功率点。本技术采用电流电压采样电路，通过电阻分压采集太阳能电池板的当前输出电压(solvolt)，采用精密电流传感电阻串联于太阳能电池板主回路，采集太阳能电池板当前输出电流(sol_amp)，并传送给微型处理器系统，微型处理器系统根据最大功率点跟踪算法，使整个系统工作在最大功率点范围内。所述升压模块采用一升压变压器，所述升压变压器优选采用高频磁芯变压器。高频磁芯变压器体积小、重量轻，采用全桥结构，且工作频率在20KHZ以上，可实现后续高密度逆变。所述微型处理器系统优选采用基于ARM结构的嵌入式处理器系统。ARM结构无需操作系统的支持，具有优异实时性能、功耗控制，还具有快速采集、处理数据等优点，可同时对多个模拟量进行快速采集。还包括一计算机终端管理系统，所述计算机终端管理系统包括一计算机终端、一可视化软件系统，所述计算机终端连接所述可视化软件系统，所述计算机终端连接所述微型处理器系统。计算机终端与微型处理器系统建立信号连接，通过计算机终端读取微型处理器系统传送的数据信息，通过计算机终端还可以控制微型处理器系统的运行，实现可视化远程监控的目的。所述计算机终端优选通过一 RS232串口与所述微型处理器系统连接。本技术的工作原理如下首先将太阳能电池板两端输出的直流低压通过低压控制系统逆变为交流方波AC，通过升压模块升压后经高压控制系统的AD桥式整流滤波模块整流滤波后变为高压(110V以上)直流DC，然后经过第三级高压DA全桥变换器逆变为所需的工频交流(220V);期间通过电压幅值与过零检测相位电路采集电网电压过零点，经过微型处理器系统计算出逆变系统与电网交流电压的相位差，运用数字锁相环算法使得逆变系统电压与电网电压同频同相，一旦检测到同频同相同幅值之后，闭合继电器并入电网。有益效果本技术基于并网光伏发电系统设计为依托，以近年来发展的光伏发电系统技术理论为指导，结合现代开关电源、逆变电源相关技术，适用于住宅家用型的光伏并网逆变系统。当有需要的时候，只需在房屋顶上安装上太阳能电池板，在阳光充足的天气下，接入宅家用的并网光伏逆变器，太阳能电池板两端的直流电压转换为家用220V/50HZ的交流电压，这样便能供电于家用电器等设备。如果在大白天外出情况下，住宅区没有电器设备用电，可以将多余转换为与电网同频、同相交流电供给主电网，这样不仅节能且经济，而且可以缓解电网用电高峰期(特别是夏季)用电紧张的形势。当主电网断电时，系统自动停止向电网供电。本技术具有安全可靠、低价、高效等优点。附图说明·图I为本技术的整体连接示意图；图2为本技术电流电压采样电路的电路示意图；图3为本技术低压控制系统的部分电路示意图；图4为本技术电压幅值与过零检测相位电路的电路示意图；图5为本技术微型处理器系统的电路示意图。具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于住宅家用的光伏并网逆变发电系统，包括一太阳能电池板、一升压模块、一控制系统，其特征在于，所述控制系统包括一低压控制系统、一高压控制系统；所述低压控制系统包括一低压DA全桥变换器、一微型处理器系统，所述微型处理器系统通过一低压驱动电路连接所述低压DA全桥变换器的控制端；所述高压控制系统包括一AD桥式整流滤波模块、一与所述AD桥式整流滤波模块连接的高压DA全桥变换器，所述微型处理器系统通过一高压驱动电路分别连接所述AD桥式整流滤波模块和所述高压DA全桥变换器的控制端，所述高压DA全桥变换器的电流输出端连接一交流负载；所述低压DA全桥变换器的电流输出端通过所述升压模块连接所述AD桥式整流滤波模块的电流输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩然，徐淑珍，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：实用新型
国别省市：