[发明专利]具有并网发电、独立发电及UPS功能的光伏发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种并网太阳能光伏发电系统，尤其是兼具并网发电、独立发电及UPS功能的光伏发电系统。

背景技术

光伏并网发电技术是最近几年兴起来的新技术，与传统煤电、油电相比具有环保、无能源消耗、可重复利用等诸多优点，是今后实现能源战略的发展的重点。在国外已经有很多国家实行屋顶光伏计划。由于屋顶光伏发电不受地域限制、不占用耕地面积，而且可以在城市中使用与大电网实现并网，因此具有非常广阔的市场前景。随着光伏发电成本的逐渐降低，屋顶光伏发电必将成为光伏发电的主流。实现成本较低是今后光伏发电系统的发展方向。

目前市面上出现得比较多的是并网光伏发电系统，或者是只具有独立发电的光伏发电系统，前者当电网停电时，就不能与电网并网，发电受电网限制较大；后者是当长期出现阴雨天时，就不能及时输出电能，严重情况下还有可能损坏储能装置中的蓄电池。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有并网发电、独立发电及UPS功能的光伏发电系统，尤其是在屋顶光伏发电中使用的家用光伏发电系统，首先可以利用太阳能并网发电，卖电给电网实现营利；当电网出现故障或停电时可以实现独立模式的发电，以满足家庭用电需要；最后，可以实现家庭负载的不间断供电，从而提高家庭供电的质量。

一种具有并网发电、独立发电及UPS功能的光伏发电系统，主要包括太阳能电池阵列、DC/DC隔离变换及控制装置、最大功率点控制模块、储能装置、电池充放电控制模块、并网/独立/UPS功能转换及控制模块、辅助电源和通信及显示装置，其中：

该太阳能电池阵列由光伏电池组件通过一定的电气连接方式组成，将太阳光能直接转换成电能，通过最大功率点控制模块来跟踪光伏电池的最大功率点，使光伏电池处于最大功率输出状态，并将太阳能电池阵列产生的直流电压直接输出给DC/DC隔离变换及控制装置和辅助电源；

该DC/DC隔离变换及控制装置接收太阳能电池阵列产生的直流电压，经过隔离变换成恒定的直流电压输出给并网/独立/UPS功能转换及控制模块和储能装置；

该储能装置主要用于储存太阳光伏电能，在UPS工作模式中用于储存交流电能；

该电池充放电控制模块连接于储能装置，并根据不同的工作状态对该储能装置进行不同的充放电控制；

该并网/独立/UPS功能转换及控制模块主要完成并网发电、独立发电、不间断电源三种功能的转换以及自动转换条件的判断；

该辅助电源主要将光伏电能和电网的电能转换成各控制部分所需要的各种低压控制电源；

通信及显示装置用于显示各种工作状态及运行参数，及完成各种数据的通信。

所述的并网/独立/UPS功能转换及控制模块，主要包括IGBT全桥逆变电路、整流逆变模式选择模块、输出开关、停电孤岛检测模块和并网/独立/UPS功能选择判断切换模块；其中并网/独立/UPS功能选择判断切换模块通过停电孤岛检测模块完成电网停电状态以及并网状态下的孤岛检测，以判断是否需要进行功能转换；

出现停电情况下，该停电孤岛检测模块输出信号给并网/独立/UPS功能选择判断切换模块，该并网/独立/UPS功能选择判断切换模块控制断开输出开关并通知整流逆变模式选择模块输出相应的驱动信号，使IGBT全桥逆变电路处于独立发电的逆变模式，以光伏电能为本地负载供电；

若电网未停电，则在光伏电能正常的情形下进入并网发电工作模式，由并网/独立/UPS功能选择判断切换模块控制合上输出开关，并检测储能装置是否处于充满状态，若是则通过整流逆变模式选择模块输出驱动信号，使IGBT全桥逆变电路处于电流源模式，将太阳光伏电能输入电网，否则通过整流逆变模式选择模块输出驱动信号，使IGBT全桥逆变电路处于充电模式，先满足储能装置充电需求；

若电网未停电且光伏电能非正常，该并网/独立/UPS功能选择判断切换模块检测到储能装置电能不足时，通过整流逆变模式选择模块输出驱动信号，使IGBT全桥逆变电路处于高频整流模式，从电网吸收电能为储能装置提供充电电能；若储能装置处于充足状态，则进入UPS工作模式中，通过停电孤岛检测模块时刻检测电网是否停电，以便并网/独立/UPS功能选择判断切换模块能控制整流逆变模式选择模块输出驱动信号，使IGBT全桥逆变电路处于电压源模式，为本地负载提供电能。

所述的出现停电情况下，若该光伏电能大于本地负载的功率，则光伏电能为储能装置充电同时为本地负载供电，否则，光伏电能与储能装置同时为本地负载供电。