[发明专利]光伏幕墙供电系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力电子技术领域的系统及其方法，具体是一种光伏幕墙供电系统及其方法。

技术背景

分布式光伏发电技术，以其节能和环保的优势，具有势不可挡的发展势头。随着结合于建筑的分布式并网发电模式不断发展，城市光伏幕墙的光伏电能供电逐渐成了人们关注的焦点。

分布式光伏发电系统有两种并网形式：其一是通过低压线路接入配电网；其二是经过变压器升压接入到高压电网。前者是农村屋顶光伏电源或者是城市小规模光伏建筑电源，后者则是很多光伏电站的选择。然而，现有技术存在问题亟需解决：它们均要经过DC-AC变化接入到交流电网中，而许多直流电子设备将从交流电网中再取电进行AC-DC变换为所需直流电源使用，其间存在大量的电能损耗，如何能提高光伏电能的利用率则是其中的重点。

中国专利文献CN 101702529 B公开了一种光伏移动应急供电系统的供电方法，其主要应用于车载电源灯小型直流移动设备，并没有针对光伏幕墙大量用电的低压设备。

目前光伏电能应用中均要使用最大功率跟踪模块，多数采用扰动观测法，但它在调整稳定后跟踪到最大功率点附近会使一部分功率损失，也会随环境的变化，和光强的变化，产生振荡使部分功率损失在调整过程中，不能完全实现功率跟踪。

综上可知，太阳能作为一种清洁能源，有广阔的应用空间，而光伏幕墙作为城市里越来越普遍的存在，它的供电系统也需要进一步改善。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术中存在的缺陷，提供一种光伏幕墙供电系统及其方法。该发明以光伏幕墙为核心，实现了光伏电能优先通过DC-DC给低压直流设备供电：当光伏电能过量时，对过量部分进行逆变并网；当光伏电能不足时，从电网向低压直流设备通过AC-DC输出功率。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的光伏幕墙供电系统，其包括以电信号相连的汇流箱、最大功率跟踪控制模块、供电控制器、DC-DC变换器、AC-DC变换器、DC-AC变换器以及低压直流负载若干，所述的汇流箱有两个，安装在光伏幕墙上，其中第一汇流箱汇集用于给低压直流设备供电的电能，第二汇流箱汇集用于光伏并网的电能；初始状态时，该光伏幕墙在太阳光的照射下，产生光伏电能，流入第二汇流箱，进行并网处理。

所述的最大功率跟踪模块是最大功率点跟踪太阳能控制器MPPT，其采用恒定电压控制方法、扰动观测法和基于梯度变步长的导纳增量法相结合的方法进行MPPT控制。

所述MPPT由两块相互实时通讯的单片机组成，其中第一单片机用于最大功率跟踪，第二单片机作为控制核心；第一单片机将当前光伏幕墙输出的最大功率发送给第二单片机，同时D/A采样低压直流负载的电压和电流，计算出总的功率并发送给第二单片机，第二单片机再根据采样功率发出相应的控制信号，通过功率放大之后对可控硅进行控制，从而改变低压直流设备单元和光伏幕墙单元的分布情况。

所述的第一汇流箱内部设有HIA-C01型号的闭环霍尔电流传感器。

所述的第二汇流箱内部设有HIA-C01型号的闭环霍尔电流传感器。

本发明提供的光伏幕墙的供电方法，其利用上述的光伏幕墙供电系统实现的，该方法是：将某时刻经过最大功率跟踪模块处理后的光伏电能的输出功率Po送入控制模块，与此同时检测低压直流设备的功率，将同一时刻直流设备的功率P_n作为低压直流设备需求功率送入控制模块；对P_o、P_n值进行比较，得到中间较小的值P_min以及供求功率差值△P；控制器将P_min功率的单位光伏电能汇入第一汇流箱，经DC-DC转换后对直流设备进行供电；将△P功率用于进行光伏幕墙与交流电网的能量交换，若△P<0，即电能供不应求时通过静态开关逐个将功率为|△P|单元切换到交流供电模式，而当△P>0时通过静态开关逐个将功率为|△P|的光伏幕墙单位切换进行逆变并网，直到智能供电控制器做出新的判断。

所述的光伏幕墙供电的方法，包括以下步骤：

第一步，光伏幕墙分为若干个单元；

第二步，光伏幕墙接受光能，转变为电能，电流进入所述另一个汇流箱；

第三步，某一时刻的光伏电能经过MPPT采用恒定电压控制方法、扰动观测法和基于梯度变步长的导纳增量法相结合的方法，输出功率Po；