[發(fā)明專利]辦公用光伏直流供電系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310547207.6
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103545907A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 王慧;吳疆;高厚磊
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發(fā)明涉及辦公用光伏直流供電系統(tǒng)及控制方法。

背景技術

日常生活中，很多電器設備都是直流供電或者可以轉(zhuǎn)換為直流供電的，很多IT、數(shù)碼設備甚至家用電器都在此之列，例如：筆記本電腦、臺式電腦、打印機、電視機、電話、手機、數(shù)碼相機、MP3都是日常生活中廣泛應用的直流設備。隨著這些設備的不斷增加，直流供電的優(yōu)勢不斷顯現(xiàn)，人們開始重新關注直流供電的前景。

目前，在交流供電模式下，它們多使用適配器(AC/DC)或充電器為其提供相應電壓等級的直流電源，這樣不僅增加了設備投入而且降低了電能的利用效率。太陽能光伏發(fā)電是一種將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電的發(fā)電方式，為了適應傳統(tǒng)交流模式供電的需要，一般要將其逆變?yōu)榻涣麟姾笤傧蜇撦d供電。太陽能光伏發(fā)電先將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電，再把直流電逆變?yōu)榻涣麟姙樨撦d供電，這種供電方式增加了硬件成本及電能的損耗。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明公開了辦公用光伏直流供電系統(tǒng)及控制方法，通過該系統(tǒng)可以直接利用光伏電源直流電為其提供供電電壓，這樣就可以節(jié)省光伏逆變的硬件成本和電能損耗。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：

辦公用光伏直流供電系統(tǒng)，包括PV模塊、控制板、功率板和蓄電池模塊，所述PV模塊作為供電單元通過第一DC/DC變換器與直流母線相連，所述蓄電池模塊通過第二DC/DC變換器與直流母線相連，直流母線與照明裝置相連，直流母線還通過第三DC/DC變換器及DC/AC變換器給對應的直流負載和交流負載供電；

所述功率板集成有AC/DC變換器、DC/AC變換器、第一DC/DC變換器、第二DC/DC變換器和第三DC/DC變換器；

所述AC/DC變換器的一端與直流母線相連，另一端與市電網(wǎng)相連；

所述控制板根據(jù)檢測的直流母線電壓分別調(diào)節(jié)對應的PV模塊及蓄電池模塊，從而實時調(diào)節(jié)PV模塊的輸出功率及對蓄電池模塊進行充放電控制，控制板還根據(jù)實時檢測得到的直流母線電壓決定作為備用的AC/DC模塊是否啟動；

所述直流負載為筆記本、手機和數(shù)碼相機等。所述交流負載為臺式電腦等。

所述照明裝置為LED燈。

辦公用光伏直流供電系統(tǒng)的控制方法，具體包括以下步驟：

步驟一：當光照充足時，PV模塊作為主供電模塊向系統(tǒng)提供電壓支持，維持直流母線電壓穩(wěn)定，電能由直流母線流向系統(tǒng)負荷及蓄電池模塊，AC/DC變換器處于關斷狀態(tài)；

步驟二：PV模塊供能不足時，蓄電池模塊首先檢測到直流母線電壓下降，如果其不處于欠壓狀態(tài)，則Boost電路啟動工作，由PV模塊和蓄電池模塊共同維持母線電壓穩(wěn)定，此時PV模塊工作在MPPT狀態(tài)，AC/DC變換器關斷；

步驟三：當PV模塊和蓄電池模塊不能為系統(tǒng)提供足夠的電能時，AC/DC變換器檢測到直流母線電壓下降啟動，由PV模塊、蓄電池模塊及AC/DC變換器這三模塊協(xié)調(diào)工作共同維持直流母線電壓穩(wěn)定；

步驟四：DC/AC變換器將直流母線傳遞來的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉辖涣髫摵尚枨蟮?20Vac50Hz的交流電。

所述步驟一中，具體控制過程：首先通過電壓傳感器及電流傳感器分別采集第一時刻PV模塊輸出電壓、電流和功率，電壓和電流和功率傳送到控制器中并保存；

然后控制器再采集第二時刻的PV模塊輸出電壓、電流和功率，以及直流母線電壓；

接著在控制器內(nèi)分別把第二時刻的PV模塊輸出電壓、電流和功率分別同對應的第一時刻PV模塊輸出電壓、電流和功率作差，以及第二時刻直流母線電壓實際值與額定值做差，然后對這三個差量的乘積取符號；

如果乘積大于0，則控制器控制PV模塊輸出電流參考值按固定步長△i進行減少，若乘積不大于0，則控制器控制PV模塊輸出電流參考值按固定步長△i進行增加，PV模塊輸出電流實際值和參考值進行作差后經(jīng)PI比例環(huán)節(jié)放大后來實施PV模塊最大功率追蹤。

所述步驟二中，具體的控制過程為：首先通過電壓傳感器測量蓄電池端電壓，若蓄電池端電壓超過138V，則控制器關閉功率板中雙向DC/DC電路，停止為蓄電池進行充電；

若蓄電池端電壓低于120V，則控制器關閉功率板中雙向DC/DC電路，停止對蓄電池進行放電；