一种光伏与电网互动的直流空调供电系统的制作方法

本发明涉及家电领域，特别涉及一种光伏与电网互动的直流空调供电系统。

背景技术：

国内光伏应用基本采用逆变器向空调供电普通的逆变器需要蓄电池储能与光伏控制器配合才能想空调供电，系统硬件结构复杂，硬件投资称根本过高，光伏必须经过多级变换，电源的整机工作效率很低，系统故障率较高。这种拓扑的光伏应用系统最大的缺点是蓄电池损耗和折旧难以接受，一般情况下，蓄电池一、二年就需要更换，所以说这种拓扑的光伏应用系统不适合空调供电。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种不需要蓄电池且自适应光伏优先电网补充的光伏与电网互动的直流空调供电系统。

本发明的技术方案是这样实现的：一种光伏与电网互动的直流空调供电系统，其特征在于：包括光伏电池板、双路独立MPPT光伏跟踪模块及直流变频模块，其中：

光伏电池板：用于将太阳能转换为直流电，并提供给双路独立MPPT光伏跟踪模块；

双路独立MPPT光伏跟踪模块：用于将光伏电池板输出的直流电升压后提供给直流空调变频板；

直流变频模块：用于将电网电压转换为直流电提供给直流空调变频板。

优选为，所述的双路独立MPPT光伏跟踪模块包括相互并联的两个升压型DC/DC转换器及中央处理器，各升压型DC/DC转换器的输入端分别与中央处理器连接，各升压型DC/DC转换器的输出端汇成一路与直流空调变频板的输入端连接。

优选为，所述的直流变频模块为AC/DC转换器。

优选为，所述的升压型DC/DC转换器包括电感、二极管及电阻，电感、二极管、电容及电阻依次串联。

通过采用上述技术方案，通过改变了现有技术对直流空调的供电方式，无需蓄电池及切换开关，实现了光伏优先电网补充的供电功能，光伏电能与电网并网工作，并且采用升压型DC/DC转换器及AC/DC转换器结合使用，提高了工作效率，双路独立MPPT光伏跟踪模块，跟踪光伏电池最大的功率点，并光伏优先于电网，电网补充，光伏电池板和电网双电源供电，实现对直流变频空调不间断供电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式原理框图。

图2为本发明具体实施方式中双路独立MPPT光伏跟踪模块原理框图。

图3为本发明具体实施方式中双路独立MPPT光伏跟踪模块电路图。

图4为本发明具体实施方式中双路独立MPPT光伏跟踪模块PWM脉宽图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1—图4所示，本发明公开了一种光伏与电网互动的直流空调供电系统，在本发明具体实施例中，包括光伏电池板（PV1、PV2）、双路独立MPPT光伏跟踪模块2及直流变频模块，其中：

光伏电池板：用于将太阳能转换为直流电，并提供给双路独立MPPT光伏跟踪模块；

双路独立MPPT光伏跟踪模块2：用于将光伏电池板输出的直流电升压后提供给直流空调变频板；

直流变频模块：用于将电网电压转换为直流电提供给直流空调变频板，再通过直流空调变频板供电给空调相应的配套部件使用。

在本发明具体实施例中，所述的双路独立MPPT光伏跟踪模块的输出端还连接有电容C1。

在本发明具体实施例中，所述的双路独立MPPT光伏跟踪模块包括相互并联的两个升压型DC/DC转换器及中央处理器CPU，各升压型DC/DC转换器的输入端分别与中央处理器CPU连接，各升压型DC/DC转换器的输出端汇成一路与直流空调变频板1的输入端连接。

在本发明具体实施例中，所述的直流变频模块为AC/DC转换器。

如图3所示，在本发明具体实施例中，所述的升压型DC/DC转换器包括电感L、二极管D及电阻R，电感L、二极管D、电容C1及电阻R依次串联。

通过采用上述技术方案，通过改变了现有技术对直流空调的供电方式，无需蓄电池及切换开关，实现了光伏优先电网补充的供电功能，光伏电能与电网并网工作，并且采用升压型DC/DC转换器及AC/DC转换器结合使用，提高了工作效率。

其中，双路独立MPPT光伏跟踪模块内置双路独立的DC/DC转换器，各自具有独立的MPPT跟踪功能，负责将光伏电压通过DC/DC转换器升压后稳定到380V进入到直流空调变频板。当光伏充足是，光伏经DC/DC转换器升压后的电能注入直流空调变频板，电网经AC/DC转换器变换后注入直流空调变频板的电能会减少，这是由于DC/DC转换器具有自动优先供电功能，DC/DC转换器升压输出的电压会自动跟踪且大于AC/DC转换器输出的电压，从而使光伏电能的利用优先于电网的电能；当光伏的电能减弱后（光照减弱），经过DC/DC转换器的MPPT跟踪后，输出的能量降低，最终注入直流空调变频板的能量也降低，此时电网经AC/DC转换器变换后注入直流空调变频板的电能会增大，完成了光伏与电网的互动互补向直流空调变频板供电。

每一个DC/DC转换器在中央处理器的PWM（脉宽调剂）控制下，完成升压输出稳定的380V直流电压，并且自动进行光伏的最大功率跟踪，以确保光伏的最大能量输出。通过调节PWM的占空比例，来完成输出电压的稳定。中央处理器根据光伏电流与光伏工作电压的运算得到光伏输出功率，改变PWM的脉宽，从而改变了DC/DC转换器的输出（等于改变了负载的内阻），最终使得光伏电池板的内阻等于负载阻抗，完成了最大功率跟踪。

其中两组独立的光伏电池板分别配置两路独立的DC/DC转换器的优点如下：现有的家居屋顶有南北两个方向朝向，称之为阳面及阴面（由光照条件区分），如果阳面及阴面的光伏电池板全部合拼在一起，由于阳面及阴面的光照条件不一样，光伏输出的电压及最大功率点也不一样，合拼在一起会导致光伏的最大功率点跟踪失败，会让光伏输出的能量大大下降；两组独立的DC/DC转换器满足阳面及阴面不同数量串联、不同光照强度串联使用。

双路DC/DC转换器的技术特点：

A、如图4所示，交错（两路）PWM脉宽调制，使输出的直流电压更加稳，减少了脉动，如图4所示，上述交错驱动为其中一路高峰开通时，另一路关断，互相交错。

B、自动均流技术，双路MPPT合拼为一路后，每一个DC/DC转换器会在中央处理器的控制下，让每一个DC/DC转换器自动均流，也就是说每一个DC/DC转换器的工作电流是一样的，有利于提高DC/DC转换器的工作寿命及工作效率，使之工作在最佳状态。

C、该DC/DC转换器采用COOLMOS，支持很高频率工作，减少了电感的体积和硬件成本，只有通过提高工作频率，才能实现了该模块高功率密度，这是由于光伏应用在空调时，原有的空调设计的空间有限，所以对DC/DC转换器的体积和工作效率要求很高，电源模块体积小、功率密度高。

D、输入自动限流，DC/DC转换器会自动限制输入电流以保护该模块安全，根据光伏电池的串联工作原理，每一个电池板有一个最大的输出电流值，例如250W的光伏电池板的最大输出电流为8A左右，为了防止用户错误将多路接入，而负载同时也大于该模块的额定功率时，会导致该模块过流过热而异常，由于具有输入自动限流，杜绝了用户非法或错误应用造成设备异常。

E、柔性输入，由于空调的PFC也是一种一级升压工作模式，如果DC/DC转换器升压输出控制不良好，就会影响可空调前一级的PFC工作，也会导致后一级变频板异常，该模块柔性将电能注入至直流空调变频板，让PFC电能慢慢地退出，保证了光伏电能与电网互补向空调供电。

F、毋须蓄电池支持就能满足空调供电，一般的空调的光伏应用需要蓄电池蓄能配合才能工作，而该系统巧妙的将光伏与电网电能有机结合在一起，不需要蓄电池储能，降低了系统的硬件设备成本投入，当光伏电能充足时，空调供电可以全部由光伏承担，当光伏电能不足时，电网电能自动承担供电，二者电能自适应互补工作，无缝交换，真正实现了光伏绿色能源最大利用。

G、支持宽范围光伏输入，输入电压50-380V均能正常工作，也就是说能支持2片-9片的光伏电池板串联工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。