一种家庭光伏供电系统论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种家庭光伏供电系统，包括光伏发电组件、光伏充电控制器、光伏储能锂电池组和离网逆变器，其通过对光伏充电控制器和离网逆变器的电路构成进行改进设计，可实现使光伏充电控制器的充电均流性更好、温度自动补偿性能更好；使离网逆变器的电压转换效率更高及电压转换可靠性更优良；具有充电均流性好、温度自动补偿性能好、电压转换效率高及电压转换可靠性优良的特点，解决了现有家庭光伏供电系统由于其光伏充电控制电路和离网逆变电路设计的不合理，存在的光伏充电控制电路在充电过程中均流性较差、自动温度补偿性能较差及离网逆变电路电压转换效率较低、电压转换可靠性较差的问题。

主设计要求

1.一种家庭光伏供电系统，包括光伏发电组件（1）、光伏充电控制器（2）、光伏储能锂电池组（3）和离网逆变器（4），其特征在于：所述光伏充电控制器（2）包括数字信号控制芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电阻R3、稳压二极管VD1、三极管VT1、电阻R4、电容C2、电容C3、电感L1、二极管D1、电容C4、场效应管VT2、电阻R5、电阻R6、场效应管VT3、电阻R7、二极管D2、电感L2、电容C5、显示驱动芯片U3、场效应管VT5、电阻R8、电阻R9、场效应管VT4、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电容C6，数字信号控制芯片U1为dsPIC33F芯片，电阻R1的一端、电容C1的一端、电阻R3的一端、三极管VT1的集电极和电感L1的一端连接光伏发电组件（1）的电压输出端，电阻R2的一端和电容C1的另一端连接光伏发电组件（1）的电压输出端并接地，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接数字信号控制芯片U1的AN6引脚，电阻R3的另一端、稳压二极管VD1的负极连接三极管VT1的基极，三极管VT1的发射极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电容C2的一端和数字信号控制芯片U1的VDD引脚，电容C2的另一端连接稳压二极管VD1的正极并接地，电容C3的一端连接数字信号控制芯片U1的VCORE引脚，电容C3的另一端连接数字信号控制芯片U1的VSS引脚并接地，电感L1的另一端连接二极管D1的正极和场效应管VT2的漏极连接，场效应管VT2的栅极和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端连接数字信号控制芯片U1的PWM1H引脚，场效应管VT2的源极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，二极管D1的负极连接电容C4的一端和场效应管VT3的漏极，场效应管VT3的栅极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接数字信号控制芯片U1的PWM1L引脚，场效应管VT3的源极连接电感L2的一端和二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，电感L2的另一端连接电容C5的一端、场效应管VT5的漏极和显示驱动芯片U3的VIN引脚，电容C5的另一端接地，场效应管VT5的源极连接显示驱动芯片U3的SEN引脚，场效应管VT5的栅极连接显示驱动芯片U3的GATE引脚，显示驱动芯片U3的GND引脚和CTL引脚接地，电阻R8的一端连接电阻R9的一端和数字信号控制芯片U1的AN0引脚，电阻R8的另一端连接数字信号控制芯片U1的AN2引脚和场效应管VT4的漏极，场效应管VT4的源极连接电阻R11的一端和电阻R12的一端，电阻R11的另一端接地，电阻R12的另一端连接电容C6的一端和数字信号控制芯片U1的AN4引脚，电容C6的另一端接地，场效应管VT4的栅极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接数字信号控制芯片U1的PWM2H引脚，场效应管VT5的源极、电阻R9的另一端和场效应管VT4的漏极连接光伏储能锂电池组（3）；离网逆变器（4）包括集成芯片U5、二极管D3、开关S1、电阻R14、电阻R15、可调电阻R16、电阻R17、电阻R18、有极性电解电容C7、电解电容C8、电解电容C9、场效应管VT6、场效应管VT7、变压器T1和电压输出端VOUT，集成芯片U5的4引脚、5引脚、6引脚、14引脚连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接开关S1的一端，开关S1的另一端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极、有极性电解电容C7的正极和变压器T1的输入线圈中部连接光伏储能锂电池组（3）的正极，有极性电解电容C7的负极连接光伏储能锂电池组（3）的负极、场效应管VT6的源极、场效应管VT7的源极、集成芯片U5的7引脚、集成芯片U5的8引脚、集成芯片U5的9引脚和集成芯片U5的12引脚并接地，场效应管VT6的漏极连接变压器T1的输入线圈一端，场效应管VT7的漏极连接变压器T1的输入线圈另一端，场效应管VT6的栅极连接电阻R17一端，电阻R17的另一端连接集成芯片U5的10引脚，场效应管VT7的栅极连接电阻R18的一端，电阻R18的另一端连接集成芯片U5的11引脚，集成芯片U5的1引脚连接电解电容C8的负极，电解电容C8的正极连接可调电阻R16的一端和集成芯片U5的3引脚，可调电阻R16的另一端连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接集成芯片U5的2引脚，电压输出端VOUT设置在变压器T1的输出线圈两端上，变压器T1的输出线圈上并联有电解电容C9。

设计方案

离网逆变器（4）包括集成芯片U5、二极管D3、开关S1、电阻R14、电阻R15、可调电阻R16、电阻R17、电阻R18、有极性电解电容C7、电解电容C8、电解电容C9、场效应管VT6、场效应管VT7、变压器T1和电压输出端VOUT，集成芯片U5的4引脚、5引脚、6引脚、14引脚连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接开关S1的一端，开关S1的另一端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极、有极性电解电容C7的正极和变压器T1的输入线圈中部连接光伏储能锂电池组（3）的正极，有极性电解电容C7的负极连接光伏储能锂电池组（3）的负极、场效应管VT6的源极、场效应管VT7的源极、集成芯片U5的7引脚、集成芯片U5的8引脚、集成芯片U5的9引脚和集成芯片U5的12引脚并接地，场效应管VT6的漏极连接变压器T1的输入线圈一端，场效应管VT7的漏极连接变压器T1的输入线圈另一端，场效应管VT6的栅极连接电阻R17一端，电阻R17的另一端连接集成芯片U5的10引脚，场效应管VT7的栅极连接电阻R18的一端，电阻R18的另一端连接集成芯片U5的11引脚，集成芯片U5的1引脚连接电解电容C8的负极，电解电容C8的正极连接可调电阻R16的一端和集成芯片U5的3引脚，可调电阻R16的另一端连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接集成芯片U5的2引脚，电压输出端VOUT设置在变压器T1的输出线圈两端上，变压器T1的输出线圈上并联有电解电容C9。

2.如权利要求1所述的一种家庭光伏供电系统，其特征在于：所述光伏储能锂电池组（3）采用磷酸铁锂电芯，光伏储能锂电池组（3）的磷酸铁锂电芯上设置有锂电池数字温度传感器U4，锂电池数字温度传感器U4连接数字信号控制芯片U1的RA0引脚。

3.如权利要求1所述的一种家庭光伏供电系统，其特征在于：所述光伏发电组件（1）上设置有光伏组件数字温度传感器U2，光伏组件数字温度传感器U2连接数字信号控制芯片U1的RA0引脚。

4.如权利要求1所述的一种家庭光伏供电系统，其特征在于：所述电阻R14与开关S1连接的一端连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接发光二极管D4的正极，发光二极管D4的负极接地。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能供电技术领域，具体涉及一种家庭光伏供电系统。

背景技术

目前现有的家庭光伏供电系统由于其光伏充电控制电路和离网逆变电路设计的不合理，存在光伏充电控制电路在充电过程中均流性较差、自动温度补偿性能较差及离网逆变电路电压转换效率较低、电压转换可靠性较差的问题。因此，为提高家庭光伏供电系统充电的均流性、温度自动补偿性能、电压转换效率及电压转换可靠性，需要对光伏充电控制电路和离网逆变电路进行改进设计。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种充电均流性好、温度自动补偿性能好、电压转换效率高及电压转换可靠性优良的家庭光伏供电系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种家庭光伏供电系统，包括光伏发电组件、光伏充电控制器、光伏储能锂电池组和离网逆变器，光伏充电控制器包括数字信号控制芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电阻R3、稳压二极管VD1、三极管VT1、电阻R4、电容C2、电容C3、电感L1、二极管D1、电容C4、场效应管VT2、电阻R5、电阻R6、场效应管VT3、电阻R7、二极管D2、电感L2、电容C5、显示驱动芯片U3、场效应管VT5、电阻R8、电阻R9、场效应管VT4、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电容C6，数字信号控制芯片U1为dsPIC33F芯片，电阻R1的一端、电容C1的一端、电阻R3的一端、三极管VT1的集电极和电感L1的一端连接光伏发电组件的电压输出端，电阻R2的一端和电容C1的另一端连接光伏发电组件的电压输出端并接地，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接数字信号控制芯片U1的AN6引脚，电阻R3的另一端、稳压二极管VD1的负极连接三极管VT1的基极，三极管VT1的发射极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电容C2的一端和数字信号控制芯片U1的VDD引脚，电容C2的另一端连接稳压二极管VD1的正极并接地，电容C3的一端连接数字信号控制芯片U1的VCORE引脚，电容C3的另一端连接数字信号控制芯片U1的VSS引脚并接地，电感L1的另一端连接二极管D1的正极和场效应管VT2的漏极连接，场效应管VT2的栅极和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端连接数字信号控制芯片U1的PWM1H引脚，场效应管VT2的源极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，二极管D1的负极连接电容C4的一端和场效应管VT3的漏极，场效应管VT3的栅极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接数字信号控制芯片U1的PWM1L引脚，场效应管VT3的源极连接电感L2的一端和二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，电感L2的另一端连接电容C5的一端、场效应管VT5的漏极和显示驱动芯片U3的VIN引脚，电容C5的另一端接地，场效应管VT5的源极连接显示驱动芯片U3的SEN引脚，场效应管VT5的栅极连接显示驱动芯片U3的GATE引脚，显示驱动芯片U3的GND引脚和CTL引脚接地，电阻R8的一端连接电阻R9的一端和数字信号控制芯片U1的AN0引脚，电阻R8的另一端连接数字信号控制芯片U1的AN2引脚和场效应管VT4的漏极，场效应管VT4的源极连接电阻R11的一端和电阻R12的一端，电阻R11的另一端接地，电阻R12的另一端连接电容C6的一端和数字信号控制芯片U1的AN4引脚，电容C6的另一端接地，场效应管VT4的栅极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接数字信号控制芯片U1的PWM2H引脚，场效应管VT5的源极、电阻R9的另一端和场效应管VT4的漏极连接光伏储能锂电池组；

离网逆变器包括集成芯片U5、二极管D3、开关S1、电阻R14、电阻R15、可调电阻R16、电阻R17、电阻R18、有极性电解电容C7、电解电容C8、电解电容C9、场效应管VT6、场效应管VT7、变压器T1和电压输出端VOUT，集成芯片U5的4引脚、5引脚、6引脚、14引脚连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接开关S1的一端，开关S1的另一端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极、有极性电解电容C7的正极和变压器T1的输入线圈中部连接光伏储能锂电池组的正极，有极性电解电容C7的负极连接光伏储能锂电池组的负极、场效应管VT6的源极、场效应管VT7的源极、集成芯片U5的7引脚、集成芯片U5的8引脚、集成芯片U5的9引脚和集成芯片U5的12引脚并接地，场效应管VT6的漏极连接变压器T1的输入线圈一端，场效应管VT7的漏极连接变压器T1的输入线圈另一端，场效应管VT6的栅极连接电阻R17一端，电阻R17的另一端连接集成芯片U5的10引脚，场效应管VT7的栅极连接电阻R18的一端，电阻R18的另一端连接集成芯片U5的11引脚，集成芯片U5的1引脚连接电解电容C8的负极，电解电容C8的正极连接可调电阻R16的一端和集成芯片U5的3引脚，可调电阻R16的另一端连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接集成芯片U5的2引脚，电压输出端VOUT设置在变压器T1的输出线圈两端上，变压器T1的输出线圈上并联有电解电容C9。

进一步的，所述光伏储能锂电池组采用磷酸铁锂电芯，光伏储能锂电池组的磷酸铁锂电芯上设置有锂电池数字温度传感器U4，锂电池数字温度传感器U4连接数字信号控制芯片U1的RA0引脚。

进一步的，所述光伏发电组件上设置有光伏组件数字温度传感器U2，光伏组件数字温度传感器U2连接数字信号控制芯片U1的RA0引脚。

进一步的，所述电阻R14与开关S1连接的一端连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接发光二极管D4的正极，发光二极管D4的负极接地。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型一种家庭光伏供电系统，具有充电均流性好、温度自动补偿性能好、电压转换效率高及电压转换可靠性优良的特点。

附图说明

图1为本实用新型一种家庭光伏供电系统的构成示意图；

图2为本实用新型一种家庭光伏供电系统其光伏充电控制器的电路原理图；

图3为本实用新型一种家庭光伏供电系统其离网逆变器的电路原理图。

图中：1、光伏发电组件；2、光伏充电控制器；3、光伏储能锂电池组；4、离网逆变器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步的描述，以便于更清楚地理解本实用新型要求保护的技术思想。

如图1-3所示本实用新型一种家庭光伏供电系统，包括光伏发电组件1、光伏充电控制器2、光伏储能锂电池组3和离网逆变器4，光伏充电控制器2包括数字信号控制芯片U1、电阻R1、电阻R2、电容C1、电阻R3、稳压二极管VD1、三极管VT1、电阻R4、电容C2、电容C3、电感L1、二极管D1、电容C4、场效应管VT2、电阻R5、电阻R6、场效应管VT3、电阻R7、二极管D2、电感L2、电容C5、显示驱动芯片U3、场效应管VT5、电阻R8、电阻R9、场效应管VT4、电阻R10、电阻R11、电阻R12和电容C6，数字信号控制芯片U1为dsPIC33F芯片，电阻R1的一端、电容C1的一端、电阻R3的一端、三极管VT1的集电极和电感L1的一端连接光伏发电组件1的电压输出端，电阻R2的一端和电容C1的另一端连接光伏发电组件1的电压输出端并接地，电阻R1的另一端和电阻R2的另一端连接数字信号控制芯片U1的AN6引脚，电阻R3的另一端、稳压二极管VD1的负极连接三极管VT1的基极，三极管VT1的发射极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电容C2的一端和数字信号控制芯片U1的VDD引脚，电容C2的另一端连接稳压二极管VD1的正极并接地，电容C3的一端连接数字信号控制芯片U1的VCORE引脚，电容C3的另一端连接数字信号控制芯片U1的VSS引脚并接地，电感L1的另一端连接二极管D1的正极和场效应管VT2的漏极连接，场效应管VT2的栅极和电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端连接数字信号控制芯片U1的PWM1H引脚，场效应管VT2的源极连接电阻R6的一端，电阻R6的另一端接地，二极管D1的负极连接电容C4的一端和场效应管VT3的漏极，场效应管VT3的栅极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接数字信号控制芯片U1的PWM1L引脚，场效应管VT3的源极连接电感L2的一端和二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，电感L2的另一端连接电容C5的一端、场效应管VT5的漏极和显示驱动芯片U3的VIN引脚，电容C5的另一端接地，场效应管VT5的源极连接显示驱动芯片U3的SEN引脚，场效应管VT5的栅极连接显示驱动芯片U3的GATE引脚，显示驱动芯片U3的GND引脚和CTL引脚接地，电阻R8的一端连接电阻R9的一端和数字信号控制芯片U1的AN0引脚，电阻R8的另一端连接数字信号控制芯片U1的AN2引脚和场效应管VT4的漏极，场效应管VT4的源极连接电阻R11的一端和电阻R12的一端，电阻R11的另一端接地，电阻R12的另一端连接电容C6的一端和数字信号控制芯片U1的AN4引脚，电容C6的另一端接地，场效应管VT4的栅极连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接数字信号控制芯片U1的PWM2H引脚，场效应管VT5的源极、电阻R9的另一端和场效应管VT4的漏极连接光伏储能锂电池组3；

离网逆变器4包括集成芯片U5、二极管D3、开关S1、电阻R14、电阻R15、可调电阻R16、电阻R17、电阻R18、有极性电解电容C7、电解电容C8、电解电容C9、场效应管VT6、场效应管VT7、变压器T1和电压输出端VOUT，集成芯片U5的4引脚、5引脚、6引脚、14引脚连接电阻R14的一端，电阻R14的另一端连接开关S1的一端，开关S1的另一端连接二极管D3的负极，二极管D3的正极、有极性电解电容C7的正极和变压器T1的输入线圈中部连接光伏储能锂电池组3的正极，有极性电解电容C7的负极连接光伏储能锂电池组3的负极、场效应管VT6的源极、场效应管VT7的源极、集成芯片U5的7引脚、集成芯片U5的8引脚、集成芯片U5的9引脚和集成芯片U5的12引脚并接地，场效应管VT6的漏极连接变压器T1的输入线圈一端，场效应管VT7的漏极连接变压器T1的输入线圈另一端，场效应管VT6的栅极连接电阻R17一端，电阻R17的另一端连接集成芯片U5的10引脚，场效应管VT7的栅极连接电阻R18的一端，电阻R18的另一端连接集成芯片U5的11引脚，集成芯片U5的1引脚连接电解电容C8的负极，电解电容C8的正极连接可调电阻R16的一端和集成芯片U5的3引脚，可调电阻R16的另一端连接电阻R15的一端，电阻R15的另一端连接集成芯片U5的2引脚，电压输出端VOUT设置在变压器T1的输出线圈两端上，变压器T1的输出线圈上并联有电解电容C9。

其中，光伏储能锂电池组3采用磷酸铁锂电芯，光伏储能锂电池组3的磷酸铁锂电芯上设置有锂电池数字温度传感器U4，锂电池数字温度传感器U4连接数字信号控制芯片U1的RA0引脚，可通过锂电池数字温度传感器U4对光伏储能锂电池组3的磷酸铁锂电芯进行温度检测并由数字信号控制芯片U1调节光伏充电控制器2来实现对光伏储能锂电池组3的磷酸铁锂电芯进行自动温度补偿。

光伏发电组件1上设置有光伏组件数字温度传感器U2，光伏组件数字温度传感器U2连接数字信号控制芯片U1的RA0引脚，可通过光伏组件数字温度传感器U2对光伏发电组件1进行温度检测并由数字信号控制芯片U1调节光伏充电控制器2来实现对光伏发电组件1进行自动温度补偿。

更具体的，电阻R14与开关S1连接的一端连接电阻R13的一端，电阻R13的另一端连接发光二极管D4的正极，发光二极管D4的负极接地，可通过发光二极管D4的发光指示离网逆变器4的工作状态。

本实用新型一种家庭光伏供电系统，通过对光伏充电控制器2和离网逆变器4的电路构成进行改进设计，可实现使光伏充电控制器2的充电均流性更好、温度自动补偿性能更好；使离网逆变器4的电压转换效率更高及电压转换可靠性更优良；具有充电均流性好、温度自动补偿性能好、电压转换效率高及电压转换可靠性优良的特点，解决了现有家庭光伏供电系统由于其光伏充电控制电路和离网逆变电路设计的不合理，存在的光伏充电控制电路在充电过程中均流性较差、自动温度补偿性能较差及离网逆变电路电压转换效率较低、电压转换可靠性较差的问题。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

设计图

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主设计要求

设计方案

设计说明书

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