光伏辅助市电的交流供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏辅助市电的交流供电系统，包括提供高压DC的太阳能电池升压模块、将所述高压DC转换并输出与市电同频同相的光伏供电AC的高压DC/AC逆变模块、以及将市电与所述光伏供电AC进行交流隔离并线后向负载供电的并线供电模块，所述交流隔离并线供电模块包括与市电连接并在输出端向负载提供市电AC的单向耦合隔离控制电路，所述光伏供电AC与所述单向耦合隔离控制电路的输出端并接后向负载共同供电，所述单向耦合隔离控制电路只允许市电通过而阻止所述光伏供电AC馈入市电电网。本发明专利技术提供的光伏辅助市电的交流供电系统结构简单合理、制作成本低、不带蓄电池、可防止负载的无功电流进入市电电网，对坏境无污染。

【技术实现步骤摘要】
光伏辅助市电的交流供电系统
本专利技术涉及光伏并网供电领域，特别涉及一种光伏辅助市电的交流供电系统。
技术介绍
随着化石能源燃烧带来的环境问题日益突出，及其不可再生能源逐渐消耗，在可以遇见将来人类迟早会将之耗尽，对寻求新的可永久持续供应的绿色能源需求日益紧迫。太阳能是地球上所有可循环能源之源，才是取之不尽用之不竭的能量，所以从目前的技术发展状况来看，可以说太阳能是人类在长远未来能源供给的主要出路。近年来各国政府大力支持光伏产业发展，世界光伏累计装机容量在逐年递增，而进一步提高光伏电源产品的性价比和经济效益，开发多种多样的应用方式，是最终让光伏产业走向大规模市场健康发展的途径。目前，光伏发电技术的应用主要采用两种方式，一是蓄电方式，二是太阳能发电并入电力网的方式；由于受电池寿命和循环次数的限制，蓄电方式节省的电费难以收回蓄电电池的成本，从经济效益上来说只适合于没有市电供应的地方。太阳能电站并网方式则省去了蓄电成本，但占用面积大，一般建在沙漠、荒坡偏远地区以免占用宝贵的城市和耕地或绿地面积，电力传输的距离远维护不便，同时大规模的光伏发电系统接入电网，不可避免的会对传统配电网负荷、配网规划、电压等产生影响。因此太阳能光伏并网进而转向可利用屋顶就近安装中小型太阳能并网发电系统，对于这类中小功率光伏并网系统，为了降低光伏并网的技术难度，光伏并入电力网可以采用直流耦合方式实现，即光伏输出的高压直流电与市电经过设备整流电路的输出端并线，不过需要预先在每一个用电设备上设计相应接口，否则需要打开设备电源电路进行安装连接，因此虽然这种直流耦合方式设计简单，但其使用受到一定的限制并且还有的用电设备以交流方式工作而没有整流桥；因此目前采用光伏逆变输出与市电并网方式为负载供电，但光伏并网发电系统只提供有功电能，负载的无功电流可能会影响电网末梢的供电质量，造成电网污染，针对这一现象，可通过增加相应的有源滤波与无功补偿设备，利用无功补偿技术向电网注入与无功电流大小相等、方向相反的谐波电流，抵消注入电网的无功电流，改善电能质量，但这种技术方法首先必须检测到无功电流的大小，同时需产生大小、方向相反的谐波电流，这就需要逆变器、有源滤波器以及无功补偿设备三者之间有最佳的配合，同时使得有源滤波器以及无功补偿设备控制电路以及相应的控制算法更加复杂，不仅增加了并网技术的复杂性和困难性，同时提高了制作成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有光伏并网技术的上述电路结构复杂、算法控制繁琐、并网技术难度大、并网成本高等特点，以克服小功率光伏逆变并网技术苛刻以及成本的缺陷，实现新能源发电的同时又避免了影响电网的质量，提供了一种结构简单合理、制作成本低、不带蓄电池、对坏境无污染的光伏辅助市电的交流供电系统。为达到上述目的，本专利技术提出了一种光伏辅助市电的交流供电系统，包括提供高压DC的太阳能电池升压模块、将所述高压DC转换并输出与市电同频同相的光伏供电AC的高压DC/AC逆变模块、以及将市电与所述光伏供电AC进行交流隔离并线后向负载供电的并线供电模块，其特征在于，所述太阳能电池升压模块包括太阳能电池、太阳能电池最大输出功率控制电路、DC升压电路以及反馈取样控制电路，所述太阳能电池与所述DC升压电路连接，DC升压电路输出高压DC,所述反馈取样控制电路分别与市电和DC升压电路的输出端连接并对市电和高压DC进行取样后形成控制信号输出至太阳能电池最大输出功率控制电路，所述太阳能电池最大输出功率控制电路与所述太阳能电池连接用于监控太阳能电池的输出功率，太阳能电池最大输出功率控制电路还分别与所述升压电路和反馈取样控制电路连接，并接收所述控制信号以控制所述DC升压模块所输出的高压DC跟随市电电压而变化；所述交流隔离并线供电模块包括与市电连接并在输出端向负载提供市电AC的单向耦合隔离控制电路，所述光伏供电AC与所述单向耦合隔离控制电路的输出端并接后向负载共同供电，所述单向耦合隔离控制电路只允许市电通过而阻止所述光伏供电AC馈入市电电网。本专利技术的光伏辅助市电交流供电系统，由于使用太阳能电池为辅助供电电源、市电为主供电电源，太阳能电池升压模块将太阳能电池的低压DC升压后形成高压DC,高压DC经过高压DC/AC转换模块转换成高压AC与市电共同为负载供电，再在高压AC与市电电网间设置有单向耦合隔离控制电路，只允许市电通过且阻止了光伏供电AC馈入市电电网，因此太阳能电池提供的有功电源直接作用在负载上，太阳能得到有效应用又不会污染到市电电网。进一步的，所述单向耦合隔离控制电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、第一可控硅S1、第二可控硅S2、第一双基极晶体管Q1、第二双基极晶体管Q2、电容C6、电容C7、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24,；二极管D1的阴极与所述光伏供电AC的火线输出端口脚连接，第二可控硅S2阳极与光伏供电AC的零线输出端口脚连接，第二可控硅S2的阴极与电阻R19的一端连接，第二可控硅S2的控制极分别与第一双基极晶体管Q1的第一基极、电阻R20的一端连接，第一双基极晶体管Q1的第二基极与电阻R23一端连接，电阻R23的另一端分别与电阻R22的一端、电阻R24的一端连接，所述第一双基极晶体管Q1的发射极分别与电容C7一端、电阻R21一端连接，二极管D4的阴极与电阻R24的另一端连接，电阻R22的另一端与所述电阻R21的另一端连接,二极管D4的阳极与市电的L端连接，所述第七电容C7的另一端、电阻R19的另一端、电阻R20的另一端、二极管D2的阳极分别与市电的N端连接；二极管D2的阴极与光伏供电AC的零线输出端口脚连接,第一可控硅S1的阳极与所述光伏供电AC的火线输出端口脚连接，可控硅S1的阴极与电阻R14的一端连接，可控硅S1的控制极分别与双基极晶体管Q2的第一基极、电阻R13的一端连接，双基极晶体管Q2的第二基极与电阻R16连接，电阻R16的另一端分别与电阻R17的一端、电阻R18的一端连接，双基极晶体管Q2的发射极分别与第六电容C6一端、电阻R15的一端连接，第三二极管D3的阴极与电阻R18的另一端连接，电阻R17的另一端与电阻R15的另一端连接,二极管D3的阳极与市电电网的零线连接，电容C6的另一端、第十三电阻R13的另一端、电阻R14的另一端、第一二极管D1的阳极分别与市电的L端连接；其中零线输出端口脚和火线输出端口脚作为市电与光伏供电AC的并接端，市电与光伏供电AC通过并接后向所述负载共同供电。进一步的，所述高压DC/AC逆变模块包括取样电路、与市电同步信号发生电路、保护电路、逆变控制电路和单相全桥高压DC/AC逆变主电路，其中市电取样电路与市电连接并对市电信号进行取样并输送至所述与市电同步信号发生电路，与市电同步信号发生电路根据所述市电信号输出与市电同步的方波信号及与100Hz市电波包同步的SPWM波信号至所述逆变控制电路，所述逆变控制电路的输出端与所述单相全桥高压DC/AC逆变主电路连接，所述单相全桥高压DC/AC逆变主电路的另一输入端与DC升压电路的输出端连接，并且在逆变控制电路的控制下将高压DC变为与市电同频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏辅助市电的交流供电系统，包括提供高压DC的太阳能电池升压模块、将所述高压DC转换并输出与市电同频同相的光伏供电AC的高压DC/AC逆变模块、以及将市电与所述光伏供电AC进行交流隔离并线后向负载供电的并线供电模块，其特征在于，所述太阳能电池升压模块包括太阳能电池、太阳能电池最大输出功率控制电路、DC升压电路以及反馈取样控制电路，所述太阳能电池与所述DC升压电路连接，DC升压电路输出高压DC,所述反馈取样控制电路分别与市电和DC升压电路的输出端连接并对市电和高压DC进行取样后形成控制信号输出至太阳能电池最大输出功率控制电路，所述太阳能电池最大输出功率控制电路与所述太阳能电池连接用于监控太阳能电池的输出功率，太阳能电池最大输出功率控制电路还分别与所述升压电路和反馈取样控制电路连接，并接收所述控制信号以控制所述DC升压模块所输出的高压DC跟随市电电压而变化；所述交流隔离并线供电模块包括与市电连接并在输出端向负载提供市电AC的单向耦合隔离控制电路，所述光伏供电AC与所述单向耦合隔离控制电路的输出端并接后向负载共同供电，所述单向耦合隔离控制电路只允许市电通过而阻止所述光伏供电AC馈入市电电网。...

【技术特征摘要】
1.一种光伏辅助市电的交流供电系统，包括提供高压DC的太阳能电池升压模块、将所述高压DC转换并输出与市电同频同相的光伏供电AC的高压DC/AC逆变模块、以及将市电与所述光伏供电AC进行交流隔离并线后向负载供电的并线供电模块，其特征在于，所述太阳能电池升压模块包括太阳能电池、太阳能电池最大输出功率控制电路、DC升压电路以及反馈取样控制电路，所述太阳能电池与所述DC升压电路连接，DC升压电路输出高压DC,所述反馈取样控制电路分别与市电和DC升压电路的输出端连接并对市电和高压DC进行取样后形成控制信号输出至太阳能电池最大输出功率控制电路，所述太阳能电池最大输出功率控制电路与所述太阳能电池连接用于监控太阳能电池的输出功率，太阳能电池最大输出功率控制电路还分别与所述升压电路和反馈取样控制电路连接，并接收所述控制信号以控制所述DC升压模块所输出的高压DC跟随市电电压而变化；所述交流隔离并线供电模块包括与市电连接并在输出端向负载提供市电AC的单向耦合隔离控制电路，所述光伏供电AC与所述单向耦合隔离控制电路的输出端并接后向负载共同供电，所述单向耦合隔离控制电路只允许市电通过而阻止所述光伏供电AC馈入市电电网。2.根据权利要求1所述的光伏辅助市电的交流供电系统，其特征在于所述单向耦合隔离控制电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、第一可控硅S1、第二可控硅S2、第一双基极晶体管Q1、第二双基极晶体管Q2、电容C6、电容C7、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24；二极管D1的阴极与所述光伏供电AC的火线输出端口脚连接，第二可控硅S2阳极与光伏供电AC的零线输出端口脚连接，第二可控硅S2的阴极与电阻R19的一端连接，第二可控硅S2的控制极分别与第一双基极晶体管Q1的第一基极、电阻R20的一端连接，第一双基极晶体管Q1的第二基极与电阻R23一端连接，电阻R23的另一端分别与电阻R22的一端、电阻R24的一端连接，所述第一双基极晶体管Q1的发射极分别与电容C7一端、电阻R21一端连接，二极管D4的阴极与电阻R24的另一端连接，电阻R22的另一端与所述电阻R21的另一端连接,二极管D4的阳极与市电的L端连接，所述第七电容C7的另一端、电阻R19的另一端、电阻R20的另一端、二极管D2的阳极分别与市电的N端连接；二极管D2的阴极与光伏供电AC的零线输出端口脚连接,第一可控硅S1的阳极与所述光伏供电AC的火线输出端口脚连接,，可控硅S1的阴极与电阻R14的一端连接，可控硅S1的控制极分别与双基极晶体管Q2的第一基极、电阻R13的一端连接，双基极晶体管Q2的第二基极与电阻R16连接，电阻R16的另一端分别与电阻R17的一端、电阻R18的一端连接，双基极晶体管Q2的发射极分别与第六电容C6一端、电阻R15的一端连接，第三二极管D3的阴极与电阻R18的另一端连接，电阻R17的另一端与电阻R15的另一端连接,二极管D3的阳极与市电电网的零线连接，电容C6的另一端、第十三电阻R13的另一端、电阻R14的另一端、第一二极管D1的阳极分别与市电的L端连接；其中零线输出端口脚4和火线输出端口脚3作为市电与光伏供电AC的并接端，市电与光伏供电AC通过并接后向所述负载共同供电。3.根据权利要求1或2任一所述的光伏辅助市电的交流供电系统，其特征在于所述高压DC/AC逆变模块包括取样电路、与市电同步信号发生电路、保护电路、逆变控制电路和单相全桥高压DC/AC逆变主电路，其中市电取样电路与市电连接并对市电信号进行取样并输送至所述与市电同步信号发生电路，与市电同步信号发生电路根据所述市电信号输出同步方波信号及与100Hz市电波包同步的SPWM波信号至所述逆变控制电路，所述逆变控制电路的输出端与所述单相全桥高压DC/AC逆变主电路连接，所述单相全桥高压DC/AC逆变主电路的另一输入端与DC升压...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志毅，欧少敏，马川，王敦东，宋文亮，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45