一種分布式光伏能效管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種分布式光伏能效管理系統(tǒng)，包括太陽能板、MPPT控制器、逆變器、單向電表、雙向電表、中央控制器、電池充放電管理模塊和電池，中央控制器與電池充放電管理模塊、逆變器和雙向電表相連接，監(jiān)測太陽能板的輸出功率、電池能量以及家居用電系統(tǒng)的用電情況控制電池充放電管理模塊、逆變器和雙向電表的工作狀態(tài)使系統(tǒng)能效最高；電池充放電管理模塊受控于中央控制器，用于將MPPT控制器所輸出的電能為電池進(jìn)行充電或者將電池所存儲(chǔ)的能量經(jīng)逆變器為家居用電系統(tǒng)提供電能。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過中央控制器檢測各個(gè)模塊的工作狀態(tài)并合理調(diào)配系統(tǒng)工作狀態(tài)使系統(tǒng)能效達(dá)到最佳。
【專利說明】
一種分布式光伏能效管理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光伏系統(tǒng)，具體涉及一種分布式光伏能效管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，太陽能的開發(fā)利用成為一個(gè)非常重要的問題，其也顯示出巨大的優(yōu)越性。目前太陽能屋頂正逐漸推廣，用于家庭的日常供電，但目前對這種太陽能光伏缺乏有效的管理，未能充分利用光伏能源。
[0003]故，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，實(shí)有必要提供一種技術(shù)方案以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種分布式光伏能效管理系統(tǒng)，能夠利用太陽能實(shí)現(xiàn)向家居用電系統(tǒng)供電以及實(shí)現(xiàn)太陽能發(fā)電并網(wǎng)，通過對整個(gè)系統(tǒng)的合理控制，使太陽能光伏的能效達(dá)到最佳。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0006]—種分布式光伏能效管理系統(tǒng)，包括太陽能板、MPPT控制器、逆變器、單向電表、雙向電表、中央控制器、電池充放電管理模塊和電池，其中，所述太陽能板用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能;所述MPPT控制器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測太陽能板的發(fā)電電壓并追蹤所述太陽能板發(fā)電電壓和發(fā)電電流以最大功率輸出；
[0007]所述中央控制器與所述電池充放電管理模塊、逆變器和雙向電表相連接，監(jiān)測太陽能板的輸出功率、電池能量以及家居用電系統(tǒng)的用電情況控制所述電池充放電管理模塊、逆變器和雙向電表的工作狀態(tài)使系統(tǒng)能效最高；
[0008]所述逆變器受控于所述中央控制器，用于將所述MPPT控制器所輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流市電，該交流市電經(jīng)所述單向電表和所述雙向電表并入交流電網(wǎng)，或者經(jīng)所述單向電表為家居用電系統(tǒng)提供供電；所述單向電表用于計(jì)量所述逆變器提供的電能;所述雙向電表用于計(jì)量所述逆變器所輸出的電能并入電網(wǎng)的電量以及計(jì)量交流電網(wǎng)為家居用電系統(tǒng)所提供的電能；
[0009]所述電池充放電管理模塊受控于所述中央控制器，用于將所述MPPT控制器所輸出的電能為所述電池進(jìn)行充電或者將所述電池所存儲(chǔ)的能量經(jīng)所述逆變器為家居用電系統(tǒng)提供電能。
[0010]優(yōu)選地，所述電池充放電管理模塊進(jìn)一步包括第一開關(guān)模塊、充電模塊、第一電流檢測模塊、電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、過充保護(hù)模塊、第二電流檢測模塊、微控制器、第二開關(guān)模塊和通訊模塊;其中，
[0011]所述第一開關(guān)模塊受控于所述微控制器，用于控制充電過程的開啟或斷開，其輸入端與所述MPPT控制器的輸出連接，其輸出端與所述充電模塊連接；
[0012]所述充電模塊受控于所述微控制器，用于控制電池的充電狀態(tài)；
[0013]所述第二開關(guān)模塊受控于所述微控制器，用于控制放電過程的開啟或斷開，其輸入端與電池連接，其輸出端與逆變器連接；
[0014]所述第一電流檢測模塊用于檢測電池充電電流并將充電電流信息發(fā)送給所述微控制器；
[0015]所述電壓檢測模塊用于檢測充放電時(shí)電池電壓并將電池電壓信息發(fā)送給所述微控制器；
[0016]所述溫度檢測模塊用于檢測電池溫度并將電池溫度信息發(fā)送給所述微控制器；
[0017]所述過充保護(hù)模塊與電池相連接，用于對電池進(jìn)行過充保護(hù)；
[0018]所述第二電流檢測模塊用于檢測電池放電電流并將放電電流信息發(fā)送給所述微控制器；
[0019]所述通訊模塊與所述微控制器相連接，用于與中央控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；
[0020]所述微控制器為本電池充放電管理模塊的核心，它與第一開關(guān)模塊、充電模塊、第一電流檢測模塊、電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、過充保護(hù)模塊、第二電流檢測模塊、第二開關(guān)模塊和通訊模塊相連接;所述微控制器接收第一電流檢測模塊、電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、過充保護(hù)模塊、第二電流檢測模塊、第二開關(guān)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，同時(shí)根據(jù)處理結(jié)果控制第一開關(guān)模塊、充電模塊、第二開關(guān)模塊和通訊模塊，從而實(shí)現(xiàn)電池充放電進(jìn)行控制管理。
[0021]優(yōu)選地，當(dāng)電池電壓高于預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，所述過充保護(hù)模塊自動(dòng)將多余的能量消耗掉;所述過充保護(hù)模塊進(jìn)一步包括三端可調(diào)穩(wěn)壓器U1、第一三極管Q1、第一二極管D1、第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6，其中，
[0022]三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的I腳與第二電阻R2的一端和第三電阻R3的一端連接;第二電阻R2的另一端與第一電阻Rl的一端連接;第一電阻Rl的另一端與第四電阻R4的一端以及第一三極管Ql的集電極連接并共同與電池的正極相連接；
[0023]三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的2腳與第四電阻R4的另一端和第五電阻R5的一端連接;第五電阻R5的另一端與第一三極管Ql的基極連接；
[0024]三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的3腳與第三電阻R3的另一端、第一二極管Dl的陰極連接并共同與電池的負(fù)極相連接;第一二極管Dl的陽極與第六電阻R6的一端連接;第六電阻R6的另一端與第一三極管Ql的發(fā)射極連接，所述第六電阻R6為功率電阻。
[0025]優(yōu)選地，溫度檢測模塊采用NTC熱敏電阻，所述NTC熱敏電阻貼在電池表面。
[0026]優(yōu)選地，所述第一開關(guān)模塊和第二開關(guān)模塊采用MOS管或者繼電器。
[0027]優(yōu)選地，所述通訊模塊為串口數(shù)據(jù)傳輸模塊。
[0028]優(yōu)選地，所述中央控制器采用嵌入式芯片。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過MPPT控制器實(shí)現(xiàn)太陽能板最大功率點(diǎn)輸出；通過電池充放電管理模塊實(shí)時(shí)檢測電池的電壓、電流、溫度，防止電池的過充、過放、過溫及過流等現(xiàn)象，將電池使用的安全隱患降到最低;通過中央控制器檢測各個(gè)模塊的工作狀態(tài)并合理調(diào)配系統(tǒng)工作狀態(tài)使系統(tǒng)能效達(dá)到最佳。
【附圖說明】
[0030]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例分布式光伏能效管理系統(tǒng)的原理框圖。
[0031]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例分布式光伏能效管理系統(tǒng)中電池充放電管理模塊的原理框圖。
[0032]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的電池充放電管理模塊中過充保護(hù)模塊的電路原理圖。
[0033]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例電池充放電管理模塊中溫度檢測模塊的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0035]相反，本實(shí)用新型涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本實(shí)用新型的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對本實(shí)用新型有更好的了解，在下文對本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本實(shí)用新型。
[0036]參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例分布式光伏能效管理系統(tǒng)的原理框圖，包括太陽能板、MPPT控制器、逆變器、單向電表、雙向電表、中央控制器、電池充放電管理模塊和電池，其中，太陽能板用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能;MPPT控制器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測太陽能板的發(fā)電電壓并追蹤太陽能板發(fā)電電壓和發(fā)電電流以最大功率輸出；
[0037]中央控制器與電池充放電管理模塊、逆變器和雙向電表相連接，監(jiān)測太陽能板的輸出功率、電池能量以及家居用電系統(tǒng)的用電情況控制電池充放電管理模塊、逆變器和雙向電表的工作狀態(tài)使系統(tǒng)能效最高；
[0038]逆變器受控于中央控制器，用于將MPPT控制器所輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流市電，該交流市電經(jīng)單向電表和雙向電表并入交流電網(wǎng)，或者經(jīng)單向電表為家居用電系統(tǒng)提供供電；單向電表用于計(jì)量逆變器提供的電能；雙向電表用于計(jì)量逆變器所輸出的電能并入電網(wǎng)的電量以及計(jì)量交流電網(wǎng)為家居用電系統(tǒng)所提供的電能；
[0039 ]電池充放電管理模塊受控于中央控制器，用于將MPPT控制器所輸出的電能為電池進(jìn)行充電或者將電池所存儲(chǔ)的能量經(jīng)逆變器為家居用電系統(tǒng)提供電能。
[0040]參見圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例分布式光伏能效管理系統(tǒng)中電池充放電管理模塊的原理框圖，進(jìn)一步包括第一開關(guān)模塊、充電模塊、第一電流檢測模塊、電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、過充保護(hù)模塊、第二電流檢測模塊、微控制器、第二開關(guān)模塊和通訊模塊;其中，第一開關(guān)模塊受控于微控制器，用于控制充電過程的開啟或斷開，其輸入端與MPPT控制器的輸出連接，其輸出端與充電模塊連接；充電模塊受控于微控制器，用于控制電池的充電狀態(tài)；第二開關(guān)模塊受控于微控制器，用于控制放電過程的開啟或斷開，其輸入端與電池連接，其輸出端與逆變器連接;第一電流檢測模塊用于檢測電池充電電流并將充電電流信息發(fā)送給微控制器;電壓檢測模塊用于檢測充放電時(shí)電池電壓并將電池電壓信息發(fā)送給微控制器;溫度檢測模塊用于檢測電池溫度并將電池溫度信息發(fā)送給微控制器;過充保護(hù)模塊與電池相連接，用于對電池進(jìn)行過充保護(hù);第二電流檢測模塊用于檢測電池放電電流并將放電電流信息發(fā)送給微控制器;通訊模塊與微控制器相連接，用于與中央控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊;微控制器為本電池充放電管理模塊的核心，它與第一開關(guān)模塊、充電模塊、第一電流檢測模塊、電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、過充保護(hù)模塊、第二電流檢測模塊、第二開關(guān)模塊和通訊模塊相連接;微控制器接收第一電流檢測模塊、電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、過充保護(hù)模塊、第二電流檢測模塊、第二開關(guān)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，同時(shí)根據(jù)處理結(jié)果控制第一開關(guān)模塊、充電模塊、第二開關(guān)模塊和通訊模塊，從而實(shí)現(xiàn)電池充放電進(jìn)行控制管理。也即通過檢測電池的電壓值、充電電流值、放電電流值和電池的溫度值，微控制器根據(jù)這些信號對電池充放電開關(guān)以及充電模式進(jìn)行控制管理。
[0041]參如圖3，所示為本實(shí)用新型實(shí)施例過壓保護(hù)模塊的電路原理圖，進(jìn)一步包括三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ul、第一三極管Q1、第一二極管D1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6，其中，三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的I腳與第二電阻R2的一端和第三電阻R3的一端連接;第二電阻R2的另一端與第一電阻Rl的一端連接;第一電阻Rl的另一端與第四電阻R4的一端以及第一三極管Ql的集電極連接并共同與電池的正極相連接;三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的2腳與第四電阻R4的另一端和第五電阻R5的一端連接;第五電阻R5的另一端與第一三極管Ql的基極連接;三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的3腳與第三電阻R3的另一端、第一二極管Dl的陰極連接并共同與電池的負(fù)極相連接;第一二極管Dl的陽極與第六電阻R6的一端連接；第六電阻R6的另一端與第一三極管Ql的發(fā)射極連接。圖中Ul為并聯(lián)型三端穩(wěn)壓管TL431，第一三極管是功率三極管S8550，第三電阻R3是功率電阻，第六電阻R6為功率電阻，主要用來消耗電能。當(dāng)電池電壓高于預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，過充保護(hù)模塊能夠自動(dòng)將多余的能量消耗掉。一旦電池過充時(shí)，TL431便開通，S8550的發(fā)射PN結(jié)由于承受正壓而打開，隨即功耗電阻便開始消耗電池電能，直至把電池電壓拖到均衡點(diǎn)，通過發(fā)光二極管的亮滅判斷電池的均衡狀態(tài)。通過調(diào)節(jié)第一電阻R1、第二電阻R2和第三電阻R3的阻值來設(shè)置過充保護(hù)點(diǎn)。
[0042]在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，溫度檢測模塊采用NTC熱敏電阻，NTC熱敏電阻貼在電池表面。參見圖4，所示為本實(shí)用新型實(shí)施例溫度檢測模塊的電路原理圖，圖中NTC是阻值10K、精度為1%的熱敏電阻，電池電壓VCC是通過穩(wěn)壓電路部分得到，再經(jīng)RC濾波電路，所以通過測量Q點(diǎn)的電壓變化即可得到熱敏電阻的阻值，再通過熱敏電阻的阻值測量出電池溫度。
[0043]以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種分布式光伏能效管理系統(tǒng)，其特征在于，包括太陽能板、MPPT控制器、逆變器、單向電表、雙向電表、中央控制器、電池充放電管理模塊和電池，其中，所述太陽能板用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能;所述MPPT控制器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測太陽能板的發(fā)電電壓并追蹤所述太陽能板發(fā)電電壓和發(fā)電電流以最大功率輸出； 所述中央控制器與所述電池充放電管理模塊、逆變器和雙向電表相連接，監(jiān)測太陽能板的輸出功率、電池能量以及家居用電系統(tǒng)的用電情況控制所述電池充放電管理模塊、逆變器和雙向電表的工作狀態(tài)使系統(tǒng)能效最高； 所述逆變器受控于所述中央控制器，用于將所述MPPT控制器所輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流市電，該交流市電經(jīng)所述單向電表和所述雙向電表并入交流電網(wǎng)，或者經(jīng)所述單向電表為家居用電系統(tǒng)提供供電；所述單向電表用于計(jì)量所述逆變器提供的電能;所述雙向電表用于計(jì)量所述逆變器所輸出的電能并入電網(wǎng)的電量以及計(jì)量交流電網(wǎng)為家居用電系統(tǒng)所提供的電能； 所述電池充放電管理模塊受控于所述中央控制器，用于將所述MPPT控制器所輸出的電能為所述電池進(jìn)行充電或者將所述電池所存儲(chǔ)的能量經(jīng)所述逆變器為家居用電系統(tǒng)提供電能。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏能效管理系統(tǒng)，其特征在于，所述電池充放電管理模塊進(jìn)一步包括第一開關(guān)模塊、充電模塊、第一電流檢測模塊、電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、過充保護(hù)模塊、第二電流檢測模塊、微控制器、第二開關(guān)模塊和通訊模塊;其中， 所述第一開關(guān)模塊受控于所述微控制器，用于控制充電過程的開啟或斷開，其輸入端與所述MPPT控制器的輸出連接，其輸出端與所述充電模塊連接； 所述充電模塊受控于所述微控制器，用于控制電池的充電狀態(tài)； 所述第二開關(guān)模塊受控于所述微控制器，用于控制放電過程的開啟或斷開，其輸入端與電池連接，其輸出端與逆變器連接； 所述第一電流檢測模塊用于檢測電池充電電流并將充電電流信息發(fā)送給所述微控制器； 所述電壓檢測模塊用于檢測充放電時(shí)電池電壓并將電池電壓信息發(fā)送給所述微控制器； 所述溫度檢測模塊用于檢測電池溫度并將電池溫度信息發(fā)送給所述微控制器； 所述過充保護(hù)模塊與電池相連接，用于對電池進(jìn)行過充保護(hù)； 所述第二電流檢測模塊用于檢測電池放電電流并將放電電流信息發(fā)送給所述微控制器； 所述通訊模塊與所述微控制器相連接，用于與中央控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊； 所述微控制器為本分布式光伏能效管理系統(tǒng)的核心，它與第一開關(guān)模塊、充電模塊、第一電流檢測模塊、電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、過充保護(hù)模塊、第二電流檢測模塊、第二開關(guān)模塊和通訊模塊相連接;所述微控制器接收第一電流檢測模塊、電壓檢測模塊、溫度檢測模塊、過充保護(hù)模塊、第二電流檢測模塊、第二開關(guān)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，同時(shí)根據(jù)處理結(jié)果控制第一開關(guān)模塊、充電模塊、第二開關(guān)模塊和通訊模塊，從而實(shí)現(xiàn)電池充放電進(jìn)行控制管理。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式光伏能效管理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)電池電壓高于預(yù)設(shè)電壓值時(shí)，所述過充保護(hù)模塊自動(dòng)將多余的能量消耗掉;所述過充保護(hù)模塊進(jìn)一步包括三端可調(diào)穩(wěn)壓器U1、第一三極管Ql、第一二極管D1、第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5和第六電阻R6，其中， 三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的I腳與第二電阻R2的一端和第三電阻R3的一端連接;第二電阻R2的另一端與第一電阻Rl的一端連接;第一電阻Rl的另一端與第四電阻R4的一端以及第一三極管Ql的集電極連接并共同與電池的正極相連接； 三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的2腳與第四電阻R4的另一端和第五電阻R5的一端連接；第五電阻R5的另一端與第一三極管Ql的基極連接； 三端可調(diào)穩(wěn)壓器Ul的3腳與第三電阻R3的另一端、第一二極管Dl的陰極連接并共同與電池的負(fù)極相連接;第一二極管Dl的陽極與第六電阻R6的一端連接;第六電阻R6的另一端與第一三極管Ql的發(fā)射極連接，所述第六電阻R6為功率電阻。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式光伏能效管理系統(tǒng)，其特征在于，溫度檢測模塊采用NTC熱敏電阻，所述NTC熱敏電阻貼在電池表面。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式光伏能效管理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)模塊和第二開關(guān)模塊采用MOS管或者繼電器。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式光伏能效管理系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊模塊為串口數(shù)據(jù)傳輸模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式光伏能效管理系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制器采用嵌入式芯片。
【文檔編號】H02J3/38GK205657436SQ201620448875
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月17日 公開號201620448875.2, CN 201620448875, CN 205657436 U, CN 205657436U, CN-U-205657436, CN201620448875, CN201620448875.2, CN205657436 U, CN205657436U
【發(fā)明人】費(fèi)佳斌, 徐洪濤, 盧正熤, 何以平, 何宗釗
【申請人】浙江優(yōu)太新能源有限公司