[实用新型]一种无蓄电池的太阳能供电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无蓄电池的太阳能供电装置，特别涉及一种用市电与太阳能电源互补供电的装置，属于新能源技术领域。

背景技术

太阳能电池发电作为一种清洁、安全、可持续利用的绿色能源， 具有资源丰富、取之不尽、处处可开发利用的特点。但太阳能电池供电也不可避免受到晴天、阴天、一年中不同季节、一天中不同时刻日照的影响，就使得所提供的电能波动性很大，使其在实际应用中受到诸多的限制。通常解决这一问题的方法是，在太阳能电池供电系统中采用大容量蓄电池进行储能，这就大大增加了供电系统的成本，大容量蓄电池不仅价格昂贵，寿命最长也只有两三年，蓄电池的维护及更换都需要一定技术，这些都限制了太阳能电源的广泛应用。当前，中国光伏产业面临很大的困难，根本出路就是开拓国内光伏市场，降低太阳能供电系统的制造及维护成本有着重要的意义。

目前通用的太阳能发电与市电互补解决方案是：在太阳能发电不足时自动转为市电为负载供电，这样仅仅是一个简单的开关切换过程，仍需大容量蓄电池对太阳能电池提供储能。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种无蓄电池的太阳能供电装置，用于克服传统太阳能供电系统需要采用大容量蓄电池储能的问题，且在充分利用太阳能的前提下，在太阳能供电不足的时候，由市电动态补充电能不足的部分。

本实用新型技术方案是：一种无蓄电池的太阳能供电装置，包括电源切换电路1、取样电路2、控制器3、逆变器4、太阳能电池板5；所述取样电路2的输入端与市电输入相连，取样电路2的输出端与控制器3连接，控制器3分别与电源切换电路1、逆变器4、太阳能电池板5连接，太阳能电池板5的输出端与逆变器4，逆变器4的输出端与电源切换电路1连接； 

 所述电源切换电路1包括市电切换电路6、太阳能供电切换电路7；市电切换电路6包括桥式整流电路ⅠBR1、晶闸管V1、晶闸管驱动器U1；太阳能供电切换电路7包括桥式整流电路ⅡBR2、绝缘栅双极型晶体管Q1、绝缘栅双极型晶体管驱动器U2；所述晶闸管V1的阳极与桥式整流电路ⅠBR1的正极端相连，晶闸管V1的控制极与晶闸管驱动器U1的输出端相连，晶闸管V1的阴极接地，桥式整流电路ⅠBR1负极端接地，绝缘栅双极型晶体管Q1的集电极与桥式整流电路ⅡBR2的正极端相连，绝缘栅双极型晶体管Q1的栅极与绝缘栅双极型晶体管驱动器U2的输出端相连，绝缘栅双极型晶体管Q1的发射极接地，桥式整流电路ⅡBR2负极端接地；

所述控制器3包括晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10、周波数控制信号形成电路11、电压比较器12、太阳能电池板电量检测电路13；取样电路2的输出连接到晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10，电压比较器12与斜波发生器10、太阳能电池板电量检测电路13、周波数控制信号形成电路11连接，周波数控制信号形成电路11与晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、电压比较器12连接。

本实用新型通过在每个交流电周波数中动态插入部分市电波数，以调整太阳能电池供电不足造成的波动。由于最长储能周期仅为一秒，仅需逆变器4中的电容器储能即可，这就省去昂贵的储能蓄电池。本装置采用周期过零和周波过零控制技术，两者之间的切换点总是在交流电周期的零点，这就保证了太阳能电源与市电的平稳衔接，避免了供电系统中的异常波动。

本实用新型的电路工作原理是：如图1所示，由采样电路2对市电交流电的零点检测，控制器3根据市电零点位置及太阳能电池板5的供电状况，提供电源切换电路1时间及波数控制信号，并控制逆变器4产生对应市电零点的正弦波交流电控制信号，电源切换电路1在控制器3的控制下，输出由市电及逆变器4交流电周波数互补的交流电源。

如图2所示，控制器3包括晶闸管控制脉冲产生电路8、周波数计数器9、斜波发生器10、周波数控制信号形成电路11、电压比较器12、太阳能电池板电量检测电路13；其中斜波发生器10产生一个周期为50个市电周期、相位与市电交流电相位差为0度、幅值固定的基准斜波，通过电压比较器12与太阳能电池板电量检测电路13输出的直流电压比较，输出一个与电池板电量成正比的脉宽信号，周波数计数器9是一个计数长度为50的计数器，通过对来自取样电路2的零点脉冲计数，输出一个周波数时基信号，晶闸管控制脉冲产生电路8输出的控制脉冲、电池板电量检测脉宽信号、周波数时基信号经周波数控制信号形成电路11，产生市电切换信号u_c1及逆变电源切换信号u_c2。