全文摘要
本实用新型涉及一种用超级电容储能的光伏系统，其技术特点在于：包括光伏组件、交流电源、太阳能控制器、超级电容器组和负载；所述光伏组件输出端通过太阳能控制器分别与超级电容器组和负载相连接，用于将光能转换成电能通过太阳能控制器同时给负载和超级电容器组充电；该超级电容器组的输出端与负载相连接，用于为负载供电；所述交流电源的输出端通过太阳能控制器与负载相连接，由交流电源端取电通过太阳能控制器将交流电变为直流电稳压后为负载供电。本实用新型安全可靠且耐低温使用寿命长。
主设计要求
1.一种用超级电容储能的光伏系统，其特征在于：包括光伏组件、交流电源、太阳能控制器、超级电容器组和负载；所述光伏组件输出端通过太阳能控制器分别与超级电容器组和负载相连接，用于将光能转换成电能通过太阳能控制器同时给负载和超级电容器组充电；该超级电容器组的输出端与负载相连接，用于为负载供电；所述交流电源的输出端通过太阳能控制器与负载相连接，由交流电源端取电通过太阳能控制器将交流电变为直流电稳压后为负载供电。
设计方案
1.一种用超级电容储能的光伏系统，其特征在于：包括光伏组件、交流电源、太阳能控制器、超级电容器组和负载；所述光伏组件输出端通过太阳能控制器分别与超级电容器组和负载相连接，用于将光能转换成电能通过太阳能控制器同时给负载和超级电容器组充电；该超级电容器组的输出端与负载相连接，用于为负载供电；所述交流电源的输出端通过太阳能控制器与负载相连接，由交流电源端取电通过太阳能控制器将交流电变为直流电稳压后为负载供电。
2.根据权利要求1所述的一种用超级电容储能的光伏系统，其特征在于：所述太阳能控制器包括：充电电路、放电电路、检测及控制电路和AC\/DC电路（9）；所述光伏组件的输出端通过充电电路与超级电容器组相连接，用于为超级电容器组充电；所述超级电容器组的输出端通过放电电路与负载相连接并为其供电；该光伏组件还依次通过充电电路、放电电路和负载相连接并为负载直接供电；所述交流电源的输出端依次通过AC\/DC电路和放电电路与负供电载相连接并为其供电；所述检测及控制电路的输入端与光伏组件相连接，其输出端分别与充电电路和放电电路相连接，用于控制光伏组件和超级电容器组通过充、放电电路为负载供电；所述检测及控制电路的输入端与交流电源相连接，其输出端与AC\/DC电路相连接，用于控制交流电源通过AC\/DC电路为负载供电；所述检测及控制电路的输入端还与超级电容器组相连接，该检测及控制电路的输出端与充电电路相连接，用于检测超级电容器组的电量并为其充电。
3.根据权利要求1所述的一种用超级电容储能的光伏系统，其特征在于：所述超级电容器组由10个超级电容器模块并联构成，每个超级电容器模块由10个2.7V2.5AH单体超级电容器串联而成，每个串联的超级电容器均与电压平衡电路相连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于太阳能板发电技术领域，涉及发电储能系统，尤其是一种用超级电容储能的光伏系统。
背景技术
目前，随着政府大力扶持和推广新能源的应用，太阳能作为自然资源和绿色能源也得到了广泛的应用。太阳能发电储能系统一般选用铅酸蓄电池或锂离子电池作为储能器件。但是，由于蓄电池平时处于充电和不放电的状态，即使内部极板已经劣化，其端电压可能仍然和好电池处于相似的状态，难以早期判断和更换处理，而一旦关键时候使用，就出现失效损坏的情况，尤其是蓄电池对环境有严格的要求，长期处于低温环境会严重缩短电池寿命。
锂离子电池作为一种能量密度高，循环寿命长高性能的可充电电池，目前得到越来越多的应用，但是由于锂原子的特性，电池过充或过大电流放电均有发生爆炸的危险，即便有保护电路也存在一定的安全隐患，无法杜绝爆炸事件的发生。因此电力公司在变电站、开闭站等对安全要求较高的场所对锂离子电池的应用仍旧比较谨慎。
因此如何开发出一种能够长期处于高电压充电状态或低电压空置，不存在过放问题、且耐低温寿命长的光伏系统是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、安全可靠且耐低温使用寿命长的用超级电容储能的光伏系统。
本实用新型解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
一种用超级电容储能的光伏系统，包括光伏组件、交流电源、太阳能控制器、超级电容器组和负载；所述光伏组件输出端通过太阳能控制器分别与超级电容器组和负载相连接，用于将光能转换成电能通过太阳能控制器同时给负载和超级电容器组充电；该超级电容器组的输出端与负载相连接，用于为负载供电；所述交流电源的输出端通过太阳能控制器与负载相连接，由交流电源端取电通过太阳能控制器将交流电变为直流电稳压后为负载供电。
而且，所述太阳能控制器包括：充电电路、放电电路、检测及控制电路和AC\/DC电路9；所述光伏组件的输出端通过充电电路与超级电容器组相连接，用于为超级电容器组充电；所述超级电容器组的输出端通过放电电路与负载相连接并为其供电；该光伏组件还依次通过充电电路、放电电路和负载相连接并为负载直接供电；所述交流电源的输出端依次通过AC\/DC电路和放电电路与负供电载相连接并为其供电；所述检测及控制电路的输入端与光伏组件相连接，其输出端分别与充电电路和放电电路相连接，用于控制光伏组件和超级电容器组通过充、放电电路为负载供电；所述检测及控制电路的输入端与交流电源相连接，其输出端与AC\/DC电路相连接，用于控制交流电源通过AC\/DC电路为负载供电；所述检测及控制电路的输入端还与超级电容器组相连接，该检测及控制电路的输出端与充电电路相连接，用于检测超级电容器组的电量并为其充电。
而且，所述超级电容器组由10个超级电容器模块并联构成，每个超级电容器模块由10个2.7V2.5AH单体超级电容器串联而成，每个串联的超级电容器均与电压平衡电路相连接。
本实用新型的优点和有益效果：
1、本实用新型提出一种用超级电容器组作为储能装置同时交流电源作为备用电的发电储能系统，超级电容器可以长期处于高电压充电状态或低电压空置，不存在过放问题，是完全免维护的器件，无需定期充放电维护，减少了维护成本。
2、本实用新型利用超级电容的高低温特性非常好，在-40℃仍能正常工作，无需其他保温措施即可正常工作特性，应用范围广，降低了配套成本。
3、本实用新型用超级电容作为储能器件可以将微弱的能量进行收集，提高了系统的效率，延长了给负载的供电时间。
4、本实用新型采用MPPT最大功率点跟踪技术将太阳能电池的效率最大化利用。
附图说明
图1为本实用新型的电路方框图；
图2为本实用新型的太阳能控制器的电路框图；
附图标记说明：
1：光伏组件；2：交流电源；3：太阳能控制器；4：超级电容器组；5：负载；6：充电电路；7：放电电路；8：检测及控制电路；9：AC\/DC电路
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例作进一步详述：
本实用新型提供一种使用太阳能板发电，超级电容器组作为储能装置同时交流电源作为备用电的发电储能系统，如图1、图2所示，包括：光伏组件1、交流电源2、太阳能控制器3、超级电容器组4和负载5；所述光伏组件1输出端通过太阳能控制器3分别与超级电容器组4和负载5相连接，当有太阳光照时，光伏组件1将光能转换成电能通过太阳能控制器3同时给负载5和超级电容器组4充电；该超级电容器组4的输出端与负载5相连接，当无太阳光照时，由超级电容器组4为负载5供电；所述交流电源2的输出端通过太阳能控制器3与负载5相连接，当有特殊情况超级电容器组4电量不足时，由交流电源2端取电通过太阳能控制器3将交流电变为直流电稳压后为负载5供电。
所述太阳能控制器3是以单片机PIC16C58为核心的控制电路，包括：充电电路6、放电电路7、检测及控制电路8、AC\/DC电路9；所述光伏组件的输出端通过充电电路与超级电容器组相连接，用于为超级电容器组充电；所述超级电容器组的输出端通过放电电路与负载相连接并为其供电；该光伏组件还依次通过充电电路、放电电路和负载相连接并为负载直接供电；所述交流电源的输出端依次通过AC\/DC电路和放电电路与负供电载相连接并为其供电；所述检测及控制电路的输入端与光伏组件相连接，其输出端分别与充电电路和放电电路相连接，用于控制光伏组件和超级电容器组通过充放电电路为负载供电；所述检测及控制电路的输入端与交流电源相连接，其输出端与AC\/DC电路相连接，用于控制交流电源通过AC\/DC电路为负载供电；所述检测及控制电路的输入端还与超级电容器组相连接，该检测及控制电路的输出端与充电电路相连接，用于检测超级电容器组的电量并为其充电。
在本实施例中，所述太阳能控制器3是以检测和控制电路8为核心，辅以充电电路6将从光伏组件1中收集到的电量储存到超级电容器组4中，放电电路7依据检测和控制电路8的不同指令将超级电容器组4或经充电电路4从光伏组件1中收集的电量输送给负载5。在超级电容器组4电量不足时，检测及控制电路8将作为备用电源的交流电源2经过AC\/DC电路转换，再经由放电电路7给负载5供电。
在本实施例中，所述超级电容器组4由10个超级电容器模块并联构成，每个超级电容器模块由10个2.7V2.5AH单体超级电容器串联而成，并对每个串联的超级电容器施与电压平衡电路，从而保证串联的超级电容在多次充放电后各单体电容的电压一致性。
在本实施例中，所述充电电路6采用最大功率点跟踪MPPT的控制策略将采集到的太阳能尽可能转化为电能，存储到储能器件超级电容器组中。控制器在每个控制周期用较小的步长改变光伏电池的输出电压或电流，改变的方向可以增加或减小；比较前后光伏电池的输出功率，如果输出功率增加，就按照上上一周期的方向继续干扰过程；如果输出功率减小，则改变干扰方向，最终在大功率点往复达到稳定。本实用新型采用MPPT最大功率点跟踪技术将太阳能电池的效率最大化利用。
本实用新型的工作原理是：
当有太阳光照时，光伏组件将光能转换成电能通过太阳能控制器同时给负载和超级电容器组充电；当无太阳光照时，由超级电容器组为负载供电，当有特殊情况超级电容器组电量不足时，由交流电源端取电通过太阳能控制器将交流电变为直流电稳压后为负载供电。
本实用新型中所涉及的检测和控制电路实现的控制过程采用常规技术即可实现，并非本实用新型的创新内容。
需要强调的是，本实用新型所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920809859.5
申请日:2019-05-30
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:12(天津)
授权编号:CN209767221U
授权时间:20191210
主分类号:H02J7/35
专利分类号:H02J7/35;H02S40/38;G05F1/67
范畴分类:37P;
申请人:天津市三源电力设备制造有限公司
第一申请人:天津市三源电力设备制造有限公司
申请人地址:300409 天津市北辰区北辰科技园区辽河北道8号
发明人:张颖菁;杜洋;李景云;徐建斌;金磊
第一发明人:张颖菁
当前权利人:天津市三源电力设备制造有限公司
代理人:王来佳
代理机构:12209
代理机构编号:天津盛理知识产权代理有限公司 12209
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：超级电容器论文; 太阳能论文; 太阳能控制器论文; 太阳能蓄电池论文; 光伏组件论文; 储能蓄电池论文; 光伏论文; 新能源论文; 储能论文; 能源论文; 电源论文;