[发明专利]太阳能光伏并网逆变器及太阳能变频空调系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子及家用电器技术领域，具体涉及一种应用于空调装置的太阳能光伏并网逆变器及使用该逆变器的太阳能变频空调系统。

背景技术

作为21世纪最有潜力的能源，太阳能以其清洁环保、蕴藏丰富等优点逐步得到开发利用。目前已出现太阳能空调器，大多为热管式，其原理是以太阳能加热热管或热水，再用热管或热水的热能制冷或制热，其太阳能利用较为有限。随着太阳能在家用电器中应用的研究深入，室外机或房屋顶部安装太阳能电池板的空调器亦成为研究开发热点。但空调使用时间较为有限，当有足够阳光而空调器待机或开启时间不多时太阳能电池将处于满电待机状态，这对太阳能电池资源是一种较大浪费。

为此有必要考虑将太阳能电能反馈给市电或其它家用电器，由此解决市电白天用电量大、供电不足的情况。公开号为CN102005975A的发明专利公开说明书提出了一种太阳能空调装置及由其组成的太阳能空调系统，可在蓄电单元充电后，把多余的电能逆变输送给市电。但由于使用太阳能时增加了蓄电储能单元，明显加大了系统的安装及维护成本，同时该专利也未对太阳能光伏逆变系统具体如何实现作具体阐述。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种采用DSP控制的太阳能光伏并网逆变器及使用该逆变器的太阳能变频空调系统，其中并网逆变器的主要功能是将空调系统所附太阳能电池输出的直流电逆变成与市电同相的交流电，并反馈市电及供本家庭其它家用电器使用，具体而言：

本发明的第一个目的是，提供一种太阳能光伏并网逆变器解决方案，以充分利用太阳能空调产生的电能，同时将多余的电能反馈并入市电电网或供其它家用电器使用。

本发明的第二个目的是，提供一种使用上述并网逆变器的太阳能变频空调解决方案。该方案中，变频空调优先使用太阳能产生的电能，当太阳能产生的电能不够时空调自动接入市电，以满足家庭使用需要。

为实现本发明第一个目的，本发明提供的技术方案是：一种太阳能光伏并网逆变器，包括功率电路和对所述功率电路进行控制的控制电路，所述功率电路包括DC/DC单元、DC/AC单元及滤波单元，所述DC/DC单元将太阳能电池阵列输出的低压直流电转换为高压直流电，所述DC/AC单元将高压直流电转换为市电交流电，所述滤波单元连接在所述DC/AC单元和市电电网之间；所述控制电路包括主控电路及MPPT单元，所述主控电路从所述功率电路中采集数字和/或模拟信号，完成相应运算后对所述功率电路中的功率器件进行控制，所述MPPT单元动态追踪太阳能电池阵列的最大功率点，调节太阳能电池阵列的工作点。

较优地，所述主控电路包括DSP及其外围电路、信号检测及调理电路、驱动电路及保护电路，其中：所述信号检测及调理电路完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波，以满足所述DSP对各路信号电平范围和信号质量要求；所述驱动电路实现提高脉冲驱动能力和隔离的作用；所述保护电路保证发生故障时，从硬件上直接封锁输出脉冲信号。

较优地，所述功率电路包括DClink单元，连接在所述DC/DC单元和所述DC/AC单元之间。

较优地，所述控制电路包括中间电压检测单元，连接在所述主控电路和所述DClink单元之间。

较优地，所述控制电路包括IGBT驱动单元，连接在所述主控电路和所述DC/AC单元之间。

较优地，所述控制电路包括同步电压检测单元，检测输出电压及市电电网电压的相位，以控制输出电压及市电电网电压同相。

较优地，所述控制电路包括孤岛效应检测单元，实现主电网断电时自动停止向电网供电。

在此基础上，为实现本发明第二个目的，本发明提供的技术方案是：一种太阳能变频空调系统，包括太阳能电池阵列、直流升压模块、上述太阳能光伏并网逆变器及直流变频空调，所述太阳能电池阵列、直流升压模块及直流变频空调依次连接，所述太阳能光伏并网逆变器连接在所述直流升压模块和市电电网之间通过将光伏并网逆变器接入直流升压模块，可采集多余的太阳能并反馈至市电电网。

较优地，市电电网和所述直流变频空调之间连接有整流滤波器。当系统检测到太阳能电力能量不足时，通过控制市电经整流及平滑滤波后给直流变频空调的控制器提供电力供应，以保证直流变频空调器的正常使用。

较优地，所述直流升压模块和所述整流滤波器之间连接有隔离二极管。通过微控制器控制直流升压模块升压，使直流变频空调器工作在最优状态：当太阳能量足够时使其DC电压略高于市电整流后的直流电压，保证直流变频空调4优先使用太阳能；当太阳能发电不足时自动切换至市电驱动，以保证空调足够的运行能力。