[發明專利]一種用于島礁環境下的光伏制水機電源

有效

• 申請號: 202110447703.9
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN112994610B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 孫盼;吳旭升;汪小娜;孫軍;何笠;梁彥;謝海浪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: H02S40/30
• 分類號: H02S40/30;H02H11/00;H02M3/156;H02M7/5387
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 雷霄

本發明公開了一種用于島礁環境下的光伏制水機電源，包括：光伏板(1)、防反接倒灌電路(2)、DC?DC降壓電路(3)、DC?AC逆變電路(4)、儲能組件(5)、直流側支撐電容(6)和輸出隔離變壓器(7)。本發明的電源特別適用于島礁高鹽高濕環境，能夠承受制水機啟動過載適應制水機短時大過載啟動，可靠性高。

技術領域

本發明屬于光伏電源技術領域，更具體地，涉及一種用于島礁環境下的光伏制水機電源。

背景技術

島礁環境下，采用壓縮空氣制水或者霧化冷凝的淡化設備制水，是較為簡單可靠的獲取淡水的方式。制水機的核心是制冷壓縮機，由異步電機驅動，因此存在5-7倍的啟動電流，持續時間1～3秒。當前主流的光伏逆變電源主要針對新能源并網逆變的應用，典型的拓撲為BOOST升壓到300-400V之后，進行逆變，并直接接入電網，這種類型的光伏逆變電源雖然具有體積小、成本低的特點，但由于存在高壓直流環節，在島礁環境下，濕氣、鹽霧會對高壓部分的絕緣產生極其不利的影響；采用電池作為儲能元件時，還需要增加額外的充放電電路；這類電源設計本身并未考慮異步電機的啟動電流問題，因此常規的光伏逆變電源并不適合用于島礁環境的光伏制水機。

發明內容

針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本發明提供了一種用于島礁環境下的光伏制水機電源，能夠承受啟動過載，且能夠在高濕度、高鹽霧環境下可靠工作。

為實現上述目的，本發明提供了一種用于島礁環境下的光伏制水機電源，包括：光伏板(1)、防反接倒灌電路(2)、DC-DC降壓電路(3) 、DC-AC逆變電路（4）、儲能組件（5）、直流側支撐電容(6)和輸出隔離變壓器（7），所述光伏板(1)的輸出端與所述防反接倒灌電路(2)的輸入端電連接，所述防反接倒灌電路(2)的輸出端與所述DC-DC降壓電路(3)輸入端電連接，所述DC-DC降壓電路(3)輸出端與所述DC-AC逆變電路（4）的輸入端電連接，所述DC-AC逆變電路（4）的輸出端與所述輸出隔離變壓器（7）的低壓側電連接，所述輸出隔離變壓器（7）的高壓側用于對外引出作為電源輸出端，所述儲能組件(5)和所述直流側支撐電容(6)并聯接地，所述儲能組件(5)和所述直流側支撐電容(6)的另一共用端與所述DC-DC降壓電路(3)輸出端電連接。

優選的，所述DC-DC降壓電路(3)包括2組降壓變換器，2組所述降壓變換器按照載波交錯的方式運行。

優選的，所述DC-AC逆變電路（4）包括至少1組橋式逆變器，且所述DC-AC逆變電路（4）的運行紋波電流有效值能夠被所述直流側支撐電容(6)完全吸收而不引起過熱。

優選的，所述防反接倒灌電路(2)包括并聯的防反接二極管（2a）和繼電器（2b），所述防反接二極管（2a）正極與所述光伏板(1)的輸出端電連接，所述防反接二極管（2a）負極與所述DC-DC降壓電路(3)輸入端電連接，所述繼電器（2b）觸點兩極分別連接所述防反接二極管(2a)的正負極，所述繼電器（2b）觸點在電源啟動時處于不閉合狀態，當觸點兩極的相對電壓滿足預設啟動條件時，所述繼電器（2b）觸點才被觸發閉合。

優選的，所述儲能組件(5)包括用于控制充電放電軟啟動的軟啟動電路。

優選的，所述輸出隔離變壓器包括用于控制負載軟啟動的軟啟動電路。

優選的，所述輸出隔離變壓器(7)采用單相工頻升壓變壓器，其短時過載能力為額定容量的8倍以上且短路阻抗不超過額定負載的10%。

優選的，還包括控制單元，所述控制單元用于：

采集所述DC-AC逆變電路（4）輸入端的電壓和電流，并依據采集電壓和電流的乘積進行負載功率的監控，設定不低于10倍額定輸出電流的閾值作為輸出過載的判定條件；

采集所述防反接倒灌電路(2)輸入端的電壓和電流，并依據采集電壓和電流的乘積進行光伏最大功率點自動跟蹤，始終保持光伏功率在最大值附近；