光伏空调系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光伏空调系统。该光伏空调系统包括：太阳能电池阵列；变流单元，连接在太阳能电池阵列与公用电网之间，并具有第一直流母线、通过第一直流母线相连接的电压调节模块和整流逆变并网模块、以及与电压调节模块和整流逆变并网模块均相连接的第一控制器；以及空调机组，具有连接至第一直流母线的第二直流母线、与第二直流母线相连接的逆变模块和开关电源、以及第二控制器。通过本实用新型，解决了现有技术中光伏空调系统无法离网运行的问题，达到了降低光伏空调系统对电网的依赖，同时还降低了光伏空调系统的成本。
【专利说明】光伏空调系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及空调器领域，具体而言，涉及一种光伏空调系统。
【背景技术】
[0002]图1是现有技术中光伏空调系统的示意图，如图1所示，整个系统主要包括太阳能电池阵列10、空调变频器20和第一直流母线LI，其中空调变频器20包括整流逆变并网模块21、逆变功率模块22和第二直流母线L2。其特点是:
[0003]a)太阳能电池阵列10产生的直流电通过第一直流母线LI进入到空调变频器20。
[0004]b)空调变频器20所包括的整流逆变并网模块21和逆变功率模块22通过第二直流母线L2相连，第一直流母线LI再和第二直流母线L2相连。
[0005]c)整流逆变并网模块21可根据太阳能电池阵列10提供的功率和空调机组40所需的功率进行整流和逆变并网的切换。整流逆变并网模块21实现对太阳能电池阵列的最大功率点追踪(MPPT)。
[0006]d)空调变频器20中整流逆变并网模块21和逆变功率模块22的低压直流工作电源由整流模块(AC/DC模块)提供，AC/DC模块输入电源由公用电网30提供。
[0007]e)空调机组40的系统负载(如均油阀、回油阀等)电源由公用电网30单相电源(220VAC)提供。
[0008]此种光伏空调系统存在以下缺点:
[0009]I)由于太阳能电池阵列10输出直接接入到整流逆变并网模块21，太阳能电池阵列10的最大功率点追踪(MPPT)由整流逆变并网模块21实现，故太阳能电池阵列10输出电压由整流逆变并网模块21决定，当公用电网30断电后，整流逆变并网模块21也断电，无法正常工作，也即无法控制太阳能电池阵列10的输出功率。即使可外接工作电源给整流逆变并网模块21，其也无法在非常宽的范围内控制太阳能电池阵列10的输出电压，也即无法满足空调机组离网运行。
[0010]2 )给整个系统各模块提供低压直流工作电源的开关电源取电自公用电网30交流电，当公用电网30断电后，系统各模块也无法工作。
[0011]针对相关技术中光伏空调系统无法离网运行的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
[0012]本实用新型的主要目的在于提供一种光伏空调系统，以解决现有技术中光伏空调系统无法离网运行的问题。
[0013]为了实现上述目的，根据本实用新型，提供了一种光伏空调系统，包括:太阳能电池阵列；变流单元，连接在太阳能电池阵列与公用电网之间，并具有第一直流母线、通过第一直流母线相连接的电压调节模块和整流逆变并网模块、以及与电压调节模块和整流逆变并网模块均相连接的第一控制器，其中，第一控制器用于调节太阳能电池阵列的输出功率；以及空调机组，具有连接至第一直流母线的第二直流母线、与第二直流母线相连接的逆变模块和开关电源、以及第二控制器，其中，开关电源与逆变模块、第二控制器和负载均相连接，第二控制器用于调节空调机组的运行功率。
[0014]进一步地，电压调节模块为Boost升压模块。
[0015]进一步地，Boost升压模块包括功率开关器件，其中，第一控制器通过控制功率开关器件，控制太阳能电池阵列的输出功率。
[0016]进一步地，变流单元为双向变流单元。
[0017]进一步地，双向变流单元包括断电检测模块，其中，在断电检测模块检测出公用电网断电的情况下，双向变流单元切断与公用电网之间的连接。
[0018]进一步地，负载包括压缩机和风机，逆变模块包括:压缩机逆变模块，输入端与第二直流母线相连接，输出端与压缩机相连接；以及风机逆变模块，输入端与第二直流母线相连接，输出端与风机相连接。
[0019]进一步地，光伏空调系统还包括:汇流单元，连接在太阳能电池阵列与变流单元之间。
[0020]进一步地，空调机组为多联式空调机组。
[0021]进一步地，空调机组还包括负载，开关电源为第二控制器、逆变模块和负载提供直流电。
[0022]本实用新型采用具有以下结构的光伏空调系统:太阳能电池阵列；公用电网；变流单元，连接在太阳能电池阵列与公用电网之间，并具有第一直流母线、通过第一直流母线相连接的电压调节模块和整流逆变并网模块、以及与电压调节模块和整流逆变并网模块均相连接的第一控制器，其中，第一控制器用于调节太阳能电池阵列的输出功率；以及空调机组，具有连接至第一直流母线的第二直流母线、与第二直流母线相连接的逆变模块和开关电源、第二控制器，以及与逆变模块和第二控制器均相连接的负载，其中，开关电源与逆变模块、第二控制器和负载均相连接，其中，第二控制器用于调节空调机组的运行功率。
[0023]通过上述结构的光伏空调系统，当空调机组停止运行时，变流单元运行于逆变状态，太阳能电池阵列输出功率全部回馈公用电网；当太阳能电池阵列不发电时，变流单元运行于全控整流状态，空调机组全部使用公用电网电源；当太阳能电池阵列输出功率大于空调机组的消耗功率时，部分太阳能功率用于满足空调机组的全部消耗，多余部分由变流单元逆变回公用电网，不需要蓄电池；当太阳能电池阵列输出功率小于空调机组的消耗功率时，全部太阳能功率用于空调机组消耗，不足能量部分再由变流单元从公用电网补足。当太阳能电池阵列输出功率等于空调机组的消耗功率时，全部太阳能功率用于空调机组的消耗。可以看出，此种结构的光伏空调系统能够在离网(无电网或电网断电)情况下，不需要增加蓄电池储能，通过变流单元中的第一控制器调整太阳能电池阵列的输出功率，第二控制器调节空调机组的运行功率，仍然可以保证光伏空调系统的正常运行，解决了现有技术中光伏空调系统无法离网运行的问题，达到了降低光伏空调系统对电网的依赖，同时还降低了光伏空调系统的成本，可适用于偏远缺少电网的山区，具有更广阔的市场前景，提高了光伏空调系统的适用范围。
【专利附图】
【附图说明】[0024]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0025]图1是根据相关技术的光伏空调系统的示意图；
[0026]图2是根据本实用新型实施例的光伏空调系统的示意图；
[0027]图3是根据本实用新型实施例的光伏空调系统所采用的Boost升压模块的电路图；
[0028]图4是根据本实用新型实施例的光伏空调系统的进一步示意图；
[0029]图5是根据本实用新型实施例的光伏空调系统的控制方法的流程图；
[0030]图6是根据本实用新型实施例的光伏空调系统的控制方法，控制变频压缩机降低频率的流程图；
[0031]图7是根据本实用新型实施例的光伏空调系统的控制方法，控制变频压缩机降低频率的具体流程图；
[0032]图8是根据本实用新型实施例的光伏空调系统的控制方法，太阳能电池阵列输出特性的曲线示意图；
[0033]图9是根据本实用新型实施例的光伏空调系统的控制方法，控制太阳能电池阵列减小输出电压的流程图；以及
[0034]图10是根据本实用新型实施例的光伏空调系统的控制方法，对太阳能电池阵列进行双闭环控制的示意图。
【具体实施方式】
[0035]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0036]本实用新型实施例提供了一种光伏空调系统，以下对本实用新型实施例所提供的光伏空调系统进行具体介绍:
[0037]图2是根据本实用新型实施例的光伏空调系统的示意图，如图2所示，该光伏空调系统主要包括太阳能电池阵列10、变流单元50和空调机组40，其中:
[0038]变流单元50连接在太阳能电池阵列10与公用电网30之间，并具有第一直流母线53、通过第一直流母线53相连接的电压调节模块51和整流逆变并网模块52、以及与电压调节模块51和整流逆变并网模块52均相连接的第一控制器54，第一控制器54用于调节太阳能电池阵列10的输出功率，其中，变流单元50为双向变流单元，具体地，可以是光伏变流单元。空调机组40具有连接至第一直流母线53的第二直流母线41、与第二直流母线41相连接的逆变模块42和开关电源45、以及第二控制器46，另外，空调机组40还包括除压缩机、风机等交流负载外的低压直流负载47，包括各位阀、传感器等，负载47与第二控制器46相连接，其中，开关电源45与逆变模块42、第二控制器46和负载47均相连接，第二控制器46用于控制空调机组40的运行，包括对逆变模块42中的控制单元、负载47等的控制。开关电源45为第二控制器46、负载47以及逆变模块42中的控制单元提供低压直流电。变流单元50和空调机组40之间还通过通信线B相互通信，主要传递太阳能电池阵列10的输出功率、空调机组40的运行功率和运行状态等。[0039]通过上述结构的光伏空调系统，当空调机组40停止运行时，变流单元50运行于逆变状态，太阳能电池阵列10输出功率全部回馈公用电网30 ;当太阳能电池阵列10不发电时，变流单元50运行于全控整流状态，空调机组40全部使用公用电网30电源；当太阳能电池阵列10输出功率大于空调机组40的消耗功率时，部分太阳能功率用于满足空调机组40的全部消耗，多余部分由变流单元50逆变回公用电网30，不需要蓄电池；当太阳能电池阵列10输出功率小于空调机组40的消耗功率时，全部太阳能功率用于空调机组40消耗，不足能量部分再由变流单元50从公用电网30补足。当太阳能电池阵列10输出功率等于空调机组40的消耗功率时，全部太阳能功率用于空调机组40的消耗。通过以上描述可以看出，本实用新型实施例所提供的光伏空调系统能够在离网(无电网或电网断电)情况下，不需要增加蓄电池储能，通过变流单元50中的第一控制器54调整太阳能电池阵列10的输出功率，第二控制器46调节空调机组40的运行功率，仍然可以保证光伏空调系统的正常运行，解决了现有技术中光伏空调系统无法离网运行的问题，达到了降低光伏空调系统对电网的依赖，同时还降低了光伏空调系统的成本，可适用于偏远缺少电网的山区，具有更广阔的市场前景，提高了光伏空调系统的适用范围。
[0040]具体地，在本实用新型实施例中，电压调节模块51为Boost升压模块，BOOST升压模块主要通过对太阳能电池阵列10的输出电压进行控制，从而实现最大功率点追踪(MPPT);整流逆变并网模块52可实现全控整流和逆变并网，即能量可双向流动；B00ST升压模块和整流逆变并网模块52的控制信号由第一控制器54产生，第一控制器54通过脉宽调制(Pulse-Width Modulation，简称PWM)信号控制BOOST升压模块中的功率开关器件Ql，来控制太阳能电池阵列10的输出功率。太阳能电池阵列10输出的直流电，经BOOST升压模块后直接输入到逆变器直流母线(即，第一直流母线53)，再经空调直流母线(B卩，第二直流母线41)输送至空调机组40。
[0041]图3为本实用新型实施例所采用的Boost升压模块的电路图，如图3所示，Boost升压模块包括储能电感L、二极管D、功率开关器件Ql和储能电容C，其工作原理是当功率开关器件Ql导通时，储能电感L电流增大，由于电感具有电流不能突变的特性，在功率开关器件Ql关断期间，在储能电感L上产生的电压加上太阳能电池阵列10的输出电压，经过二极管D，往储能电容C上充电，从而把太阳能电池阵列10的输出能量转到第一直流母线53上。
[0042]优选地，本实用新型实施例所提供的光伏空调系统中变流单元50为双向变流单元，该双向变流单元包括断电检测模块，其中，在断电检测模块检测出公用电网30断电的情况下，双向变流单元切断与公用电网30之间的连接。
[0043]通过双向变流单元检测到电网断电时，马上切断双向变流单元与电网的连接，达到了确保电网安全的效果，此种状态下，整流逆变并网模块进入休眠状态。
[0044]具体地,在本实用新型实施例中，如图4所示,空调机组40的负载47还包括压缩机和风机，相应地，逆变模块42主要包括压缩机逆变模块421和风机逆变模块422，其中，压缩机逆变模块421的输入端与第二直流母线41相连接，输出端与压缩机相连接，风机逆变模块422的输入端与第二直流母线41相连接，输出端与风机相连接。
[0045]压缩机逆变模块421把高压的直流电，逆变成频率和电压可变的交流电，用于驱动压缩机，风机逆变模块422把高压的直流电，逆变成频率和电压可变的交流电，用于驱动风机。与第二直流母线41相连的高压开关电源45，则把高压的直流电变成低压直流电，为各逆变模块、第二控制器46和系统负载提供低压的直流工作电源。其中，系统负载电源电压均为36V以下符合人体安全的电压，其控制信号由第二控制器46提供，提高整机安全性。
[0046]进一步地,光伏空调系统还包括汇流单元60,该汇流单元60连接在太阳能电池阵列10与变流单元50之间。用于对太阳能电池阵列10的输出能量进行汇聚，并将汇聚后的输出能量传送至变流单元50。
[0047]进一步地，本实用新型实施例所提供的光伏空调系统中，空调机组40可以是多联式空调机组。
[0048]本实用新型实施例还提供了一种光伏空调系统的控制方法，该控制方法主要是对本实用新型实施例上述内容所提供的任一种光伏空调系统进行控制，以下对本实用新型实施例所提供的控制方法进行具体介绍:
[0049]图5是根据本实用新型实施例的光伏空调系统的控制方法的流程图，如图5所示，该控制方法主要包括以下步骤SI至S7:
[0050]S1:获取光伏空调系统中太阳能电池阵列的输出功率Ppv，并获取光伏空调系统中空调机组的运行功率PSia。
[0051]S3:比较输出功率Ppv与运行功率Psij^大小。
[0052]S5:在比较出输出功率Ppv小于运行功率情况下，控制空调机组减小运行功率P Sia，并返回步骤SI，直至输出功率Ppv等于运行功率Psia。
[0053]S7:在比较出输出功率Ppv大于运行功率PsiaW情况下，控制太阳能电池阵列减小输出功率Ppv，并返回步骤SI，直至输出功率Ppv等于运行功率PSia。
[0054]通过对太阳能电池阵列的输出功率和空调机组的运行功率进行比较，并在太阳能电池阵列的输出功率相对较小的情况下，控制空调机组减小运行功率，在输出功率相对较大的情况下，控制太阳能电池阵列减小输出功率，以及每控制一次，均重新进行比较，以使输出功率等于运行功率，实现了光伏空调系统能够在离网(无电网或电网断电)情况下，不需要增加蓄电池储能，仍然可以正常运行，解决了现有技术中光伏空调系统无法离网运行的问题，达到了降低光伏空调系统对电网的依赖，同时还降低了光伏空调系统的成本，可适用于偏远缺少电网的山区，具有更广阔的市场前景，提高了光伏空调系统的适用范围。
[0055]其中，影响空调机组运行功率Psia大小的主要器件是空调机组中的变频压缩机，相应地，对于输出功率Ppv小于运行功率Psia的情况，本实用新型实施例所提供的控制方法则主要是通过控制变频压缩机降低频率，控制空调机组减小运行功率PSia。在本实用新型实施例中，控制变频压缩机降低频率的具体方式如图6中示出的步骤S51至步骤S55:
[0056]S51:计算输出功率Ppv与运行功率Psia的功率差值Λ P，AP=Ppv-Psia ；
[0057]S52:计算功率差值Λ P与运行功率P Sia的比值的绝对值
【权利要求】
1.一种光伏空调系统，其特征在于，包括: 太阳能电池阵列(10); 变流单元(50)，连接在所述太阳能电池阵列(10)与公用电网(30)之间，并具有第一直流母线(53)、通过所述第一直流母线(53)相连接的电压调节模块(51)和整流逆变并网模块(52)、以及与所述电压调节模块(51)和所述整流逆变并网模块(52)均相连接的第一控制器(54)，其中，所述第一控制器(54)用于调节所述太阳能电池阵列(10)的输出功率；以及 空调机组(40)，具有连接至所述第一直流母线(53)的第二直流母线(41)与所述第二直流母线(41)相连接的逆变模块(42)和开关电源(45)、以及第二控制器(46)，其中，所述第二控制器(46 )用于调节所述空调机组(40 )的运行功率。
2.根据权利要求1所述的光伏空调系统，其特征在于，所述电压调节模块(51)为Boost升压模块。
3.根据权利要求2所述的光伏空调系统，其特征在于，所述Boost升压模块包括功率开关器件(Q1)，其中，所述第一控制器(54)通过控制所述功率开关器件(Q1)，控制所述太阳能电池阵列(10)的输出功率。
4.根据权利要求1所述的光伏空调系统，其特征在于，所述变流单元(50)为双向变流单元。
5.根据权利要求4所述的光伏空调系统，其特征在于，所述双向变流单元包括断电检测模块，其中，在所述断电检测模块检测出所述公用电网(30)断电的情况下，所述双向变流单元切断与所述公用电网(30)之间的连接。
6.根据权利要求1所述的光伏空调系统，其特征在于，所述空调机组(40)还包括压缩机和风机，所述逆变模块(42)包括: 压缩机逆变模块(421)，输入端与所述第二直流母线(41)相连接，输出端与所述压缩机相连接；以及 风机逆变模块(422)，输入端与所述第二直流母线(41)相连接，输出端与所述风机相连接。
7.根据权利要求1所述的光伏空调系统，其特征在于，所述光伏空调系统还包括: 汇流单元(60)，连接在所述太阳能电池阵列(10)与所述变流单元(50)之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光伏空调系统，其特征在于，所述空调机组(40)为多联式空调机组。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的光伏空调系统，其特征在于，所述空调机组(40)还包括负载(47)，所述开关电源(45)为所述第二控制器(46)、所述逆变模块(42)和所述负载(47)提供直流电。
【文档编号】H02J3/38GK203586455SQ201320818220
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】陈洪涛, 李辉, 孙丰涛, 程良意, 尉崇刚 申请人:珠海格力电器股份有限公司