[发明专利]办公用光伏直流供电系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及办公用光伏直流供电系统及控制方法。

背景技术

日常生活中，很多电器设备都是直流供电或者可以转换为直流供电的，很多IT、数码设备甚至家用电器都在此之列，例如：笔记本电脑、台式电脑、打印机、电视机、电话、手机、数码相机、MP3都是日常生活中广泛应用的直流设备。随着这些设备的不断增加，直流供电的优势不断显现，人们开始重新关注直流供电的前景。

目前，在交流供电模式下，它们多使用适配器(AC/DC)或充电器为其提供相应电压等级的直流电源，这样不仅增加了设备投入而且降低了电能的利用效率。太阳能光伏发电是一种将太阳能转化为直流电的发电方式，为了适应传统交流模式供电的需要，一般要将其逆变为交流电后再向负载供电。太阳能光伏发电先将太阳能转化为直流电，再把直流电逆变为交流电为负载供电，这种供电方式增加了硬件成本及电能的损耗。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了办公用光伏直流供电系统及控制方法，通过该系统可以直接利用光伏电源直流电为其提供供电电压，这样就可以节省光伏逆变的硬件成本和电能损耗。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

办公用光伏直流供电系统，包括PV模块、控制板、功率板和蓄电池模块，所述PV模块作为供电单元通过第一DC/DC变换器与直流母线相连，所述蓄电池模块通过第二DC/DC变换器与直流母线相连，直流母线与照明装置相连，直流母线还通过第三DC/DC变换器及DC/AC变换器给对应的直流负载和交流负载供电；

所述功率板集成有AC/DC变换器、DC/AC变换器、第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器和第三DC/DC变换器；

所述AC/DC变换器的一端与直流母线相连，另一端与市电网相连；

所述控制板根据检测的直流母线电压分别调节对应的PV模块及蓄电池模块，从而实时调节PV模块的输出功率及对蓄电池模块进行充放电控制，控制板还根据实时检测得到的直流母线电压决定作为备用的AC/DC模块是否启动；

所述直流负载为笔记本、手机和数码相机等。所述交流负载为台式电脑等。

所述照明装置为LED灯。

办公用光伏直流供电系统的控制方法，具体包括以下步骤：

步骤一：当光照充足时，PV模块作为主供电模块向系统提供电压支持，维持直流母线电压稳定，电能由直流母线流向系统负荷及蓄电池模块，AC/DC变换器处于关断状态；

步骤二：PV模块供能不足时，蓄电池模块首先检测到直流母线电压下降，如果其不处于欠压状态，则Boost电路启动工作，由PV模块和蓄电池模块共同维持母线电压稳定，此时PV模块工作在MPPT状态，AC/DC变换器关断；

步骤三：当PV模块和蓄电池模块不能为系统提供足够的电能时，AC/DC变换器检测到直流母线电压下降启动，由PV模块、蓄电池模块及AC/DC变换器这三模块协调工作共同维持直流母线电压稳定；

步骤四：DC/AC变换器将直流母线传递来的直流电转变为符合交流负荷需求的220Vac50Hz的交流电。

所述步骤一中，具体控制过程：首先通过电压传感器及电流传感器分别采集第一时刻PV模块输出电压、电流和功率，电压和电流和功率传送到控制器中并保存；

然后控制器再采集第二时刻的PV模块输出电压、电流和功率，以及直流母线电压；

接着在控制器内分别把第二时刻的PV模块输出电压、电流和功率分别同对应的第一时刻PV模块输出电压、电流和功率作差，以及第二时刻直流母线电压实际值与额定值做差，然后对这三个差量的乘积取符号；

如果乘积大于0，则控制器控制PV模块输出电流参考值按固定步长△i进行减少，若乘积不大于0，则控制器控制PV模块输出电流参考值按固定步长△i进行增加，PV模块输出电流实际值和参考值进行作差后经PI比例环节放大后来实施PV模块最大功率追踪。

所述步骤二中，具体的控制过程为：首先通过电压传感器测量蓄电池端电压，若蓄电池端电压超过138V，则控制器关闭功率板中双向DC/DC电路，停止为蓄电池进行充电；

若蓄电池端电压低于120V，则控制器关闭功率板中双向DC/DC电路，停止对蓄电池进行放电；