一種基于太陽(yáng)能發(fā)電的小用戶用電智能調(diào)配系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于太陽(yáng)能發(fā)電的小用戶用電智能調(diào)配系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能發(fā)電裝置、電量檢測(cè)系統(tǒng)、逆變器組、互投開關(guān)和蓄電池，所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置與電量檢測(cè)系統(tǒng)相連，用于進(jìn)行光伏發(fā)電；所述逆變器組與電量檢測(cè)系統(tǒng)相連，用于將太陽(yáng)能發(fā)電裝置或者蓄電池供給的直流電轉(zhuǎn)成交流電；所述與用電器相連的互投開關(guān)連接于市電以及逆變器組，用于太陽(yáng)能供電和市電供電兩路電源的靈活切換；所述存儲(chǔ)了太陽(yáng)能發(fā)電量的蓄電池與電量檢測(cè)系統(tǒng)相連，用于夜間照明和應(yīng)急照明。該系統(tǒng)可以通過(guò)在市電供電和太陽(yáng)能供電模式之間靈活切換進(jìn)行科學(xué)管理用電，并能夠在提高電能轉(zhuǎn)化效率的同時(shí)還可以將多余的發(fā)電量?jī)?chǔ)存起來(lái)，從而最大限度的利用太陽(yáng)能節(jié)能。
【專利說(shuō)明】—種基于太陽(yáng)能發(fā)電的小用戶用電智能調(diào)配系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了工業(yè)控制領(lǐng)域，尤其涉及了一種基于太陽(yáng)能發(fā)電的小用戶用電智能調(diào)配系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，以石油、天然氣和煤炭為主的有限的化石能源正逐步消耗。太陽(yáng)能資源由于其分布廣泛、可再生、無(wú)污染等特性已成為公認(rèn)的理想替代資源。目前，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)科研、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)部門都在積極致力于太陽(yáng)能相關(guān)設(shè)備的研究和開發(fā)，并取得了相當(dāng)?shù)某删团c發(fā)展，如高層建筑的太陽(yáng)能與建筑的一體化、太陽(yáng)能電動(dòng)汽車等。太陽(yáng)能建筑是最具發(fā)展?jié)摿Φ膶?shí)用領(lǐng)域，將太陽(yáng)能被動(dòng)式與主動(dòng)式應(yīng)用結(jié)合起來(lái)使用，與建筑一體化設(shè)計(jì)是太陽(yáng)能建筑的重中之重，將達(dá)到較好的節(jié)能和使用效果，但是由于太陽(yáng)能發(fā)電受環(huán)境因素(如溫度，光照等因素)較大，純粹地只是依賴太陽(yáng)能發(fā)電來(lái)保障生活用電是不現(xiàn)實(shí)的，所以嚴(yán)格意義上的太陽(yáng)能建筑在發(fā)展上受到很大制約。雖然太陽(yáng)能資源具有無(wú)污染、無(wú)噪音、取之不盡、用之不竭等優(yōu)點(diǎn)，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，但目前仍存在轉(zhuǎn)換效率低且價(jià)格昂貴等問(wèn)題。為此，在目前太陽(yáng)能技術(shù)條件的前提下，如何更有效的利用能源資源也是一大挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的就在于提供了一種基于太陽(yáng)能發(fā)電的小用戶用電智能調(diào)配系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過(guò)在市電供電和太陽(yáng)能供電模式之間靈活切換進(jìn)行科學(xué)管理用電，并能夠在提高電能轉(zhuǎn)化效率的同時(shí)還可以將多余的發(fā)電量?jī)?chǔ)存起來(lái)，從而最大限度的利用太陽(yáng)能節(jié)能。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的:一種基于太陽(yáng)能發(fā)電的小用戶用電智能調(diào)配系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能發(fā)電裝置、電量檢測(cè)系統(tǒng)、逆變器組、互投開關(guān)和蓄電池，所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置與電量檢測(cè)系統(tǒng)相連，用于進(jìn)行光伏發(fā)電；所述逆變器組與電量檢測(cè)系統(tǒng)相連，用于將太陽(yáng)能發(fā)電裝置或者蓄電池供給的直流電轉(zhuǎn)成交流電；所述與用電器相連的互投開關(guān)連接于市電以及逆變器組，用于太陽(yáng)能供電和市電供電兩路電源的靈活切換；所述存儲(chǔ)了太陽(yáng)能發(fā)電量的蓄電池與電量檢測(cè)系統(tǒng)相連，用于夜間照明和應(yīng)急照明；所述互投開關(guān)保證在太陽(yáng)能供電不足的情況下，用電支路上的電氣由市電可靠工作。
[0005]作為一種優(yōu)選方案，所述的電量檢測(cè)系統(tǒng)包括AVR ATmega32A單片機(jī)、太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)器、光合太陽(yáng)能充電控制器、1602液晶顯示器、鍵盤，所述AVR ATmega32A單片機(jī)與太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)器、光合太陽(yáng)能充電控制器、1602液晶顯示器以及鍵盤相連，所述太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)器與太陽(yáng)能發(fā)電裝置相連；所述光合太陽(yáng)能充電控制器連接于太陽(yáng)能發(fā)電裝置、蓄電池以及逆變器組。
[0006]作為一種優(yōu)選方案，所述太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)器包括電壓衰減電路、電壓放大電路、霍爾電流傳感器。[0007]作為一種優(yōu)選方案，還包括由互投開關(guān)、電器組成的用電支路，所述的逆變器組中一個(gè)逆變器連接一個(gè)用電支路。
[0008]作為一種優(yōu)選方案，所述蓄電池為直流電源或者通過(guò)電源逆變的220V交流電。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0010]1.主控制芯片采用了 AVR ATmega32A單片機(jī)，由于AVR單片機(jī)自身具有的一些特性，避免了諸如ADC轉(zhuǎn)換芯片等的多余復(fù)雜轉(zhuǎn)換電路以及其引起的額外電量消耗。
[0011 ] 2.電量檢測(cè)系統(tǒng)中采用了霍爾電流傳感器，霍爾電流傳感器能夠無(wú)損耗的轉(zhuǎn)換電流電壓，也能夠避免額外電量的消耗。
[0012]3.可以在復(fù)雜條件下輸出最大功率,進(jìn)而能夠輸出最大量的電能。
[0013]4.可以靈活的市電供電和太陽(yáng)能發(fā)電供電模式中進(jìn)行切換，可以避免各種突發(fā)情況造成的用電緊缺。
[0014]5.整個(gè)系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耐用可靠且避免額外的功率消耗，最大程度的利用太陽(yáng)能資源，減少市電消耗和碳排放。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是用電智能調(diào)配系統(tǒng)框圖；
[0016]圖2是正常光照條件下流程圖；
[0017]圖3是光照變化條件下流程圖；
[0018]圖4是電量檢測(cè)以及充電控制電路原理圖一；
[0019]圖5是電量檢測(cè)以及充電控制電路原理圖二 ；
[0020]圖6是電量檢測(cè)以及充電控制電路原理圖三；
[0021]圖7是電量檢測(cè)以及充電控制電路原理圖四；
[0022]圖8是電量檢測(cè)以及充電控制電路原理圖五；
[0023]圖9是用電智能調(diào)配系統(tǒng)simulink仿真圖；
[0024]圖10是光照變化(1KW-0.8KW)條件下的電流、電壓和功率跟蹤曲線；
[0025]圖11是光照驟變(1KW-0.5KW)條件下的電流、電壓和功率跟蹤曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]實(shí)施例:如圖1所示，一種基于太陽(yáng)能發(fā)電的小用戶用電智能調(diào)配系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能發(fā)電裝置、電量檢測(cè)系統(tǒng)、逆變器組、互投開關(guān)和蓄電池，所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置與電量檢測(cè)系統(tǒng)相連，用于進(jìn)行光伏發(fā)電；所述逆變器組與電量檢測(cè)系統(tǒng)相連，用于將太陽(yáng)能發(fā)電裝置或者蓄電池供給的直流電轉(zhuǎn)成交流電；所述與用電器相連的互投開關(guān)連接于市電以及逆變器組，用于太陽(yáng)能供電和市電供電兩路電源的靈活切換；所述存儲(chǔ)了太陽(yáng)能發(fā)電量的蓄電池與電量檢測(cè)系統(tǒng)相連，用于夜間照明和應(yīng)急照明；所述互投開關(guān)保證在太陽(yáng)能供電不足的情況下，用電支路上的電氣由市電可靠工作；所述的電量檢測(cè)系統(tǒng)包括AVR ATmega32A單片機(jī)、太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)器、光合太陽(yáng)能充電控制器、1602液晶顯示器、鍵盤，所述AVRATmega32A單片機(jī)與太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)器、光合太陽(yáng)能充電控制器、1602液晶顯示器以及鍵盤相連，所述太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)器與太陽(yáng)能發(fā)電裝置相連；所述光合太陽(yáng)能充電控制器連接于太陽(yáng)能發(fā)電裝置、蓄電池以及逆變器組；所述太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)器包括電壓衰減電路、電壓放大電路、霍爾電流傳感器；所述的逆變器組中一個(gè)逆變器連接一個(gè)用電支路；所述蓄電池也可為直流電源或者通過(guò)電源逆變的220V交流電。具體實(shí)施時(shí)，正常光照條件下，太陽(yáng)能光伏發(fā)電進(jìn)行供電，當(dāng)非正常光照條件下，依然使用市電進(jìn)行供電，在市電和太陽(yáng)能供電之間進(jìn)行切換，充分合理使用太陽(yáng)能發(fā)電。如圖2、圖3所示，假定該用戶用電器包括洗浴水箱(保溫)、全自動(dòng)洗衣機(jī)、電飯煲、柜式空調(diào)、壁掛空調(diào)(若干臺(tái))、應(yīng)急照明等；可以合理設(shè)計(jì)若干條用電支路，為簡(jiǎn)單起見，每一用電器采用一條支路，應(yīng)急照明采用一條支路。通常，系統(tǒng)大致可分為正常光照模式、光照變化模式以及光照驟變模式。其中，在各種模式下又可以根據(jù)不同用戶需求對(duì)家用電器的優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行設(shè)計(jì)。正常光照條件下系統(tǒng)首先進(jìn)行用電優(yōu)先權(quán)的設(shè)置，假定洗浴水箱級(jí)別最高，依次是全自動(dòng)洗衣機(jī)、電飯煲、柜式空調(diào)、壁掛空調(diào)，應(yīng)急照明在檢測(cè)到市電供電停電時(shí)，優(yōu)先級(jí)別轉(zhuǎn)為最高。當(dāng)發(fā)電量檢測(cè)器檢測(cè)出太陽(yáng)能發(fā)電裝置輸出的電量后，據(jù)此發(fā)電量，單片機(jī)控制器根據(jù)用電優(yōu)先權(quán)選擇太陽(yáng)能供電支路，其他支路仍然為市電供電。例如，當(dāng)前太陽(yáng)能發(fā)電裝置電量輸出為4KW，去除蓄電池充電IKW (假設(shè))，而洗浴水箱加熱器為2KW，洗衣機(jī)為1KW，電飯煲為0.75KW，那么可以選擇洗浴水箱、洗衣機(jī)兩個(gè)支路為太陽(yáng)能供電，其他支路為市電供電；如果蓄電池電量充滿、洗衣機(jī)工作完畢，可以選擇電飯煲、其中一個(gè)壁掛空調(diào)器工作；如果蓄電池充電、洗浴水箱、洗衣機(jī)、電飯煲工作完成后，可以選擇柜式空調(diào)和若干壁掛空調(diào)工作，這樣使太陽(yáng)能分別以電能、熱能、冷空氣等形式能量存儲(chǔ)或提供給用戶使用。當(dāng)遇到突發(fā)原因(如光照變化或者驟變時(shí))時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電裝置輸出電量急劇變化，這可能會(huì)導(dǎo)致如水箱溫度未達(dá)到指定溫度即停止工作、洗衣機(jī)工作過(guò)程中停止運(yùn)行、電飯煲尚未完成工作便停止運(yùn)行或者空調(diào)啟動(dòng)過(guò)程中驟然停止。此時(shí)將采取市電供電電路進(jìn)行供電，以解決未完成的任務(wù)。如圖4所示，電量檢測(cè)電路由電源模塊、I/V模塊、V/V模塊以及1602LCD顯示電路構(gòu)成，充電控制電路的核心是MPPT控制器，在外界環(huán)境溫度和光照不斷變化的復(fù)雜情況下，它決定著蓄電池充電的效率，MPPT控制器模塊包含五個(gè)模塊:太陽(yáng)能電池板，BUCK DC/DC模塊，單片機(jī)PWM輸出控制模塊，PWM驅(qū)動(dòng)模塊，蓄電池，其中PWM驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)單片機(jī)進(jìn)行輸出控制。如圖5所示，Simulink仿真圖主要有太陽(yáng)能光伏電池仿真模塊、MPPT仿真模塊、PWM仿真模塊、Boost電路仿真模塊等。如圖6所示，參考電池參數(shù)為開路電壓42V、短路電流4.5A、峰值電壓34V、峰值電流4A，在光照變化(1KW-0.8KW)后，系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)、并穩(wěn)定在一定值。如圖7所示，在光照驟變(1KW-0.5KW)后，系統(tǒng)同樣能夠快速響應(yīng)并穩(wěn)定在一定值。通過(guò)三端穩(wěn)壓集成電路(L7815、L7915)來(lái)提供+15V和-15V電壓。由于太陽(yáng)能電池是不能直接供給蓄電池的，一是因?yàn)檫@樣不能充分利用太陽(yáng)能電池所發(fā)電能，二是對(duì)蓄電池有害，所以采用降壓式變換器電路。
[0028] 最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制性技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種基于太陽(yáng)能發(fā)電的小用戶用電智能調(diào)配系統(tǒng)，其特征在于:所述智能調(diào)配系統(tǒng)包括太陽(yáng)能發(fā)電裝置、電量檢測(cè)系統(tǒng)、逆變器組、互投開關(guān)和蓄電池，所述太陽(yáng)能發(fā)電裝置與電量檢測(cè)系統(tǒng)相連，用于進(jìn)行光伏發(fā)電；所述逆變器組與電量檢測(cè)系統(tǒng)相連，用于將太陽(yáng)能發(fā)電裝置或者蓄電池供給的直流電轉(zhuǎn)成交流電；所述與用電器相連的互投開關(guān)連接于市電以及逆變器組，用于太陽(yáng)能供電和市電供電兩路電源的靈活切換；所述存儲(chǔ)了太陽(yáng)能發(fā)電量的蓄電池與電量檢測(cè)系統(tǒng)相連，用于夜間照明和應(yīng)急照明。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能發(fā)電的小用戶用電智能調(diào)配系統(tǒng)，其特征在于:所述的電量檢測(cè)系統(tǒng)包括AVR ATmega32A單片機(jī)、太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)器、光合太陽(yáng)能充電控制器、1602液晶顯示器、鍵盤，所述AVR ATmega32A單片機(jī)與太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)器、光合太陽(yáng)能充電控制器、1602液晶顯示器以及鍵盤相連，所述太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)器與太陽(yáng)能發(fā)電裝置相連；所述光合太陽(yáng)能充電控制器連接于太陽(yáng)能發(fā)電裝置、蓄電池以及逆變器組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于太陽(yáng)能發(fā)電的小用戶用電智能調(diào)配系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽(yáng)能發(fā)電量檢測(cè)器包括電壓衰減電路、電壓放大電路、霍爾電流傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能發(fā)電的小用戶用電智能調(diào)配系統(tǒng)，其特征在于:還包括由互投開關(guān)、電器組成的用電支路，所述的逆變器組中一個(gè)逆變器連接一個(gè)用電支路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽(yáng)能發(fā)電的小用戶用電智能調(diào)配系統(tǒng)，其特征在于:所述蓄電池為直流電源或者通過(guò)電源逆變的220V交流電。
【文檔編號(hào)】H02J9/02GK203761131SQ201420129175
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】李鵬, 沈孝龍, 錢銀 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)