[发明专利]混合式太阳能电源控制系统

说明书

本发明的实施例提供了用于混合式太阳能电源系统，特别是用于直流(DC)电源的控制系统。该混合式太阳能电源控制系统包括能量仲裁器和能量控制器。所述能量仲裁器单元连接到光伏电源和其他电源，并且包括用于连接输入光伏电源和其他电源以及组合来自一个或多个电源的能量用于直流(DC)输出，并基于来自每个电源的可用输入能量在电源之间切换的电路。所述能量控制器配置成用于改变施加到所述DC输出的视在负载以控制从一个或一个以上电源抽取的能量。

技术领域

本发明的技术领域涉及用于运行特定设备的太阳能光伏电源系统的控制器。本发明的应用的一个例子是用于泳池的过滤和加热系统的太阳能电源系统，或用于其他利用泵、直流电机、电阻和感应加热负载的系统的太阳能电源系统。

背景技术

泳池系统需要对水进行不断循环和过滤，以保持清洁和健康的环境。一些泳池系统也有加热器来随着季节变换延长泳池的使用时间。为了维持泳池健康，抽水系统必须在整年连续运行，即使在泳池不用于游泳的数月内也是如此以防止水停滞(waterstagnating)。泳池维护的能量需求非常大，如果泳池系统使用市电供电，则可能特别昂贵。

太阳能，特别是光伏(photovoltaic)太阳能，是为泳池系统供电的诱人选择。太阳能是清洁的，可再生的，经济的。此外，在收获太阳能的最佳时间里-在温暖的月份中日照时间较长的晴天，泳池通常有较高的使用率。利用太阳能光伏板和太阳能热水器可以显著降低维持泳池系统的能源和环境成本。

用于泳池系统的太阳能光伏的一个缺点是太阳能板的输出能量不恒定，并且需要在夜间运行另一种电源。此外，当下雨或者阴天时，照射到太阳能电池阵列的太阳能不足，因此太阳能光伏阵列可能无法产生足够的能量来驱动泳池系统。此外，例如由于云层对太阳能光伏阵列的临时遮挡，太阳能电池阵列的输出能量可能会迅速改变。而在阴天环境中，泳池系统可能需要更多的能量来维持运行，而此时太阳能电池阵列的输出能量确无法满足。然而，如果泵因为缺少能量而失效，这将给泳池系统带来严重问题。在某些系统中，泵故障可能导致其他问题，例如系统组件的无润滑运行或管道中存在空气。此外，在不正确的状态下重新启动泵可能会导致问题，并降低泵和其他泳池系统组件的使用寿命。因此，允许泵系统响应太阳能的可用性停止和开启通常是不可行的。

用于泳池的太阳能发电系统通常是一个混合式动力系统，包括太阳能和备用电源，如备用电池、发电机或市电，以及控制系统。所述控制系统用于在太阳能供应不足时，切换到备用电源。在电源之间切换的已知问题是保持足够的功能量连续提供到泳池系统以维持泵的运行。因此需要一种控制系统，其能够在电源之间更有效和可靠地过渡，以维持系统运行。也希望最大化太阳能系统的能量输出。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种混合式太阳能电源控制系统，包括：

能量仲裁器单元(power arbiter unit)，可连接到光伏电源和一个或一个以上的其他电源，并且包括用于连接输入光伏电源和一个或一个以上的其他电源以及组合来自一个或多个电源的能量用于直流输出，并基于来自每个电源的可用输入能量在电源之间切换(transition)的电路；以及

能量控制器，配置成用于改变施加到所述DC输出的视在负载(load)以控制从一个或一个以上电源抽取的能量。

在某些实施例中，所述能量仲裁器单元将来自一个或一个以上电源的能量按照取决于一个或多个输入电源的当前最高能量输出的输出能量比分层地组合。

在某些实施例中，所述光伏电源和其他电源配置成使得所述光伏电源的最高峰值能量大于所述其他电源的最高能量输出。

在一实施例中，所述能量控制器配置成依照设定程序(set program)来控制视在负载(apparent load)。例如，所述设定程序可以基于预期的能量需求。