[发明专利]一种家用混合供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种家用混合供电系统，属于电力系统供电的技术领域。

背景技术

近年来，能源匮乏对社会发展的影响日益突出，基于可再生能源的分布式发电系统得到了许多国家的重视，光伏逆变器作为可再生能源的生力军，国内外均给予一定的补贴来鼓励光伏并网逆变器的安装，但光伏发电具有不稳定性，不连续性等固有缺陷，大规模的光伏并网甚至逐渐威胁到了公共电网的稳定运行，目前许多国家一方面出台法规，限制光伏并网逆变器的接入，另一方面逐步下调上网补贴，降低并网逆变器的收益，随着社会经济的持续发展，供电系统的需求越来越大，因此，提供一种节能环保、安全高效的供电系统是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

针对背景技术中的缺点和不足，本发明提供一种家用混合供电系统，将太阳能或风力发电输出的电能进行转化，一方面直接供给直流负载应用并储存在蓄电池中备用，另一方面将多余的能量回馈给电网，为电网提供动态或静态支撑及无功补偿，减缓电网功率的突变及对电网的冲击；同时增加自动切换装置，使得不同的用电环境设置不同的供电模式，优化能源供给方式，为关键直流负载和交流负载提供不间断供电。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种家用混合供电系统，其特征在于：包括DC/DC变换器、双向AC/DC变换器、一级直流母线、二级直流母线、交流母线、自动切换装置、蓄电池组，其中DC/DC变换器包括单向DC/DC变换器和双向DC/DC变换器；其中单向DC/DC变换器与外部光伏发电装置连接，双向AC/DC变换器与电网连接；

所述自动切换装置用于控制各模块之间的能量流向，

（1）当电网正常，光伏发电装置的输出能量充足时，自动切换装置设置为光伏发电装置优先并网模式或优先为蓄电池组充电模式，其中当设置为优先并网模式时，光伏发电装置输出的电能经过单向DC/DC变换器变换后流入一级直流母线，然后经过双向AC/DC变换器变换后回馈给电网，通过电网为交流母线供电；当设置为优先为蓄电池组充电模式时，光伏发电装置输出的电能经过单向DC/DC变换器变换后流入一级直流母线，然后经过双向DC/DC变换器变换后流入二级直流母线，为蓄电池组充电，同时给直流负载供电；

（2）当光伏发电装置输出的能量不足，蓄电池组欠压时，自动切换装置设置为电网充电模式，由电网维持交流母线的供电，同时电网能量经过双向AC/DC变换器变换为一级直流母线能量，然后经过双向DC/DC变换器变换为二级直流母线能量，给蓄电池组充电；

（3）当电网异常时，自动切换装置设置为离网模式，自动切断家用混合供电系统与电网的连接，同时断开可间断供电负载的供电，

当光伏发电装置的输出能量大于负载所需能量时，由光伏发电装置维持直流负载和不间断供电负载的供电，光伏发电装置的输出经过单向DC/DC变换器变换后流入一级直流母线，然后经过双向AC/DC变换器变换后维持不间断供电负载的供电，一级直流母线的能量经过双向DC/DC变换器变换后流入二级直流母线，为蓄电池组充电，同时给直流负载供电；

当光伏发电装置的输出能量小于负载所需能量时，由光伏发电装置和蓄电池组一起给直流负载和不间断供电负载供电，蓄电池组直接提供二级直流母线的能量，为直流负载供电，一级直流母线与二级直流母线之间通过双向DC/DC变换器实现能量的双向转换，一级直流母线能量通过双向AC/DC变换器变换后为不间断供电负载供电；

（4）电网恢复正常时，自动切换装置自动切换家用混合供电系统从离网模式转为并网模式工作。

所述自动切换装置包括传感器模块、DSP或单片机控制模块，其中传感器模块检测到电流电压信号传输给DSP或单片机模块，DSP或单片机模块对检测信号判断处理后输出控制信号，实现供电模式的自动切换。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）通过增加双向DC/DC电路及二级直流母线，可将太阳能发电装置的电能转换后直接用于直流负载中，还可将电能存储到蓄电池中，可实现直流负载及不间断供电负载在离网状态下使用。

（2）增加了自动切换装置，实现最优的能源供给方式，用户可以在用电低谷时段给电池充电，用电高峰时段使用电池供给负载，大幅度降低用电成本；同时用电高峰时将电能馈电给电网，为电网提供动态或静态支撑及无功补偿，减缓电网功率的突变及对电网的冲击；实现电网的损耗最小化及客户收益最大化。