一种用于光伏空调的智能供电系统及供电方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏空调技术领域，尤其涉及一种用于光伏空调的智能供电系统及供电方法。
【背景技术】
[0002]当今煤炭、石油等化石能源频频告急，环境污染问题也日益严峻，随着光伏发电技术的不断发展与进步，光伏发电有可能是最具发展前景的发电技术之一。在小型光伏系统中，中央空调变频器是最大的用电设备，即由光伏发电设备和中央空调变频器组成了供电用电系统。光伏发电和中央空调的结合可从开源、节流两方面实现建筑节能，是一种新型的分布式发用电方式。
在光伏空调中，变频器控制系统需要完成光伏逆变、为空调供电两个功能，并且由于太阳能的强弱不同、空调机组负载的大小不同，光伏空调变频器需要频繁在各种模式下切换以适应不同的工况。目前光伏空调中光伏发电的控制系统和中央空调变频器的控制系统是独立的，即需要光伏逆变器控制系统和空调变频器控制系统这两套控制系统执行供电控制，其中在电池列阵的电能经过汇流之后，由光伏逆变器控制系统控制完成并网发电的过程；中央空调工作时，空调变频器控制系统再从电网取电，经过整流和逆变后为负载供电。上述光伏逆变器控制系统和空调变频器控制系统的工作完全独立，即发电设备和用电设备的工作完全孤立，因而成本较高，且无法结合起来调整控制模式以实现最优模式的控制。进一步的，由于光伏发电控制系统和空调变频器控制系统均各自实现所需控制功能，两者所对应的人机界面、故障记录、能量计量等也均是独立的，不便于整合形成一套控制系统；如果为形成一套控制系统而另外引入上位机，不仅成本更高，而且光伏发电控制系统、空调变频器控制系统与上位机之间的规格协议往往也不能很好的兼容。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉、能够基于一套系统实现光伏空调的智能供电控制功能且供电效率及稳定性高的用于光伏空调的智能供电系统及供电方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为:
一种用于光伏空调的智能供电系统，包括:控制模块以及分别与所述控制模块连接的双向AC/DC变流模块、逆变模块、用于将太阳能转换为直流电的光伏系统，所述双向AC/DC变流模块、逆变模块分别与所述光伏系统连接，所述控制模块根据所述光伏系统、空调机组的工作状态，控制接入光伏系统后经过所述逆变模块向空调负载供电或经过所述双向AC/DC变流模块回馈多余电能，或控制接入电网后经过所述双向AC/DC变流模块、逆变模块向空调负载供电。
[0005]作为本发明系统的进一步改进:所述控制模块包括模式控制单元以及分别与所述模式控制单元连接的整流控制单元、逆变控制单元，所述模式控制单元根据光伏系统、空调机组的工作状态控制接入光伏系统、电网，以及通过所述整流控制单元控制启动所述双向AC/DC变流模块、通过所述逆变控制单元控制启动所述逆变模块。
[0006]作为本发明系统的进一步改进:所述模式控制单元包括数据采集单元以及时序控制单元，所述数据采集单元分别采集所述光伏系统、空调机组的状态信息，输出至所述时序控制单元；所述时序控制单元接收所述状态信息进行判断，根据状态判断结果控制接入光伏系统、电网以及启动所述整流控制单元、逆变控制单元的时序。
[0007]作为本发明系统的进一步改进:所述时序控制单元采用FPGA，所述整流控制单元、逆变控制单元分别采用0ΜΑΡ。
[0008]作为本发明系统的进一步改进:所述双向AC/DC变流模块具体为四象限整流器。
[0009]作为本发明系统的进一步改进:还包括用于监控光伏系统、空调机组状态的人机交互模块，所述人机交互模块与控制模块连接。
[0010]作为本发明系统的进一步改进:所述光伏系统的输出端还设置有第一接入开关以及第一滤波器；所述双向AC/DC变流模块的交流侧设置有第二滤波器、第二接入开关。
[0011]本发明进一步提供一种利用上述智能供电系统的供电方法，步骤包括:
1)判断光伏系统、空调机组的工作状态，若判断到光伏系统处于不工作或故障状态，控制接入电网后经过所述双向AC/DC变流模块、逆变模块向空调机组的变频器供电，若判断到空调机组处于未启动状态，控制接入光伏系统后经过所述双向AC/DC变流模块进行并网逆变；若判断到光伏系统、空调机组均处于正常工作状态，转入执行步骤2);
2)控制接入光伏系统后经过所述逆变模块向空调机组的变频器供电；实时检测空调机组所需消耗电能的大小，若小于光伏系统的输出电能，则控制经过所述双向AC/DC变流模块回馈多余电能，否则控制接入电网后经过所述双向AC/DC变流模块、逆变模块补充不足的电能。
[0012]作为本发明方法的进一步改进，所述步骤1)中判断光伏系统的工作状态的具体步骤为:实时检测光伏系统的中间电压值、中间电流值，若在预设时间段内所述中间电压值大于预设最小电压阈值，则判定光伏系统处于正常工作状态，若在预设时间段内所述中间电流值小于预设最小电流阈值，则判定光伏系统处于不工作或故障状态。
[0013]作为本发明方法的进一步改进，所述步骤2)中控制接入光伏系统后经过所述逆变模块向空调机组的变频器供电时，还包括最大功率点跟踪步骤，具体步骤为通过检测并调节光伏系统的中间电压值，使得光伏系统工作于最大的功率输出点处。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1)本发明用于光伏空调的智能供电系统，通过控制模块将光伏逆变器控制系统和空调变频器控制系统的功能合二为一，整个供电系统相较于传统光伏空调省去了一个控制单元，有效降低了系统所需的成本，同时通过控制模块根据光伏系统、空调机组的工作状态控制能量在光伏系统、电机负载以及电网之间的流动，从而将光伏发电与空调供电两个过程结合起来实现多种供电模式，提高了供电效率以及供电稳定性；
2)本发明用于光伏空调的智能供电系统，通过控制模块可以控制光伏系统的输出电能经过逆变模块提供给电机负载或经过双向AC/DC变流模块进行回馈，也可以控制电网的电能经过双向AC/DC变流模块、逆变模块提供给电机负载，从而能够结合光伏发电以及空调机组的实际工况实现最优供电模式以及能量的最佳管理； 3)本发明用于光伏空调的智能供电系统中控制模块进一步采用双OMAP和FPGA，双OMAP和FPGA架构的结构简单且易于实现各种控制逻辑以及控制逻辑的扩展，从而高效的完成光伏发电与空调供电结合的供电控制模式。
【附图说明】
[0015]图1是本实施例用于光伏空调的智能供电系统的结构示意图。
[0016]图2是本发明具体实施例中用于光伏空调的智能供电系统的实现原理示意图。
[0017]图3是本发明具体实施例中用于光伏空调的智能供电系统的工作流程示意图。
[0018]图4是本发明具体实施例中控制模块的具体结构示意图。
[0019]图5是本实施例中控制模块的接口结构示意图。
[0020]图6是本实施例用于光伏空调的智能供电系统实现智能监控的结构原理示意图。
[0021]图例说明:1、控制模块；11、整流控制单元；12、逆变控制单元；2、双向AC/DC变流模块；3、逆变模块；4、光伏系统；5、人机交互模块；6、第一滤波器；7、第一接入开关；8、第二滤波器；9、第二接入开关。
【具体实施方式】
[0022]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0023]如图1所示，本实施例用于光伏空调的智能供电系统，包括控制模块1以及分别与控制模块1连接的双向AC/DC变流模块2、逆变模块3、用于将太阳能转换为直流电的光伏系统4，双向AC/DC变流模块2、逆变模块3分别与光伏系统4连接，控制模块1根据光伏系统4、空调机组的工作状态，控制接入光伏系统4后经过逆变模块3向空调负载供电或经过双向AC/DC变流模块2回馈多余电能，或控制接入电网后经过双向AC/DC变流模块2、逆变模块3向空调负载供电。由逆变模块3驱动电机负载(本实施例具体为永磁同步电机PMSW)，双向AC/DC变流模块2可以实现能量的双向流动，包括从电