CN102005975A - 太阳能空调装置及由其组成的太阳能空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种太阳能空调装置及由其组成的太阳能空调系统，其中太阳能空调装置，包括顺序连接的太阳能发电单元，DC-DC转换单元，主控制单元和变频空调单元，太阳能发电单元与DC-DC转换单元共同连接在蓄电单元上；其中的太阳能空调系统，包括上述的太阳能空调装置，此外还包括至少一套附加太阳能空调装置。本发明通过DC-AC逆变器可以使得在蓄电单元充电后，把多余的电能逆变输送给市电，利于电力系统的节能减排。而本发明的太阳能空调系统，可以把多个太阳能空调器组合起来使用，统一地利用各太阳能发电单元为变频空调单元供电，或者把产生的电能利用统一的输电单元向市电供电。

Description

太阳能空调装置及由其组成的太阳能空调系统

技术领域

本发明涉及空调装置，特别是以太阳能发电供应变频空调使用的太阳能空调装置；以及由该装置组成的太阳能空调系统。

背景技术

随着普通消费者节能减排意识的增强，采用新能源的空调器逐渐从实验室走向了市场，特别是安装在房间外面的空调器室外机，附有太阳能板或把太阳能板安装在屋顶的形式，通过太阳能转换成电能为空调器运行时利用，可以有效减少市电的消耗，达到节能减排的目的。进一步的，由于太阳能只在有太阳的情况下采集，而用户使用空调的时间与有太阳的时间不吻合，为了更好地利用太阳能，往往通过采用蓄电池的形式把白天获取的太阳能储存起来，供用户随时使用，比如晚上的时间。

但是从全年统计，空调的使用时间只有冬夏的两个季节，并且随着人们节能减排意识的增强人们往往习惯在室内温度较高时才开启空调，这样有采用太阳能电池和蓄电池的空调在不使用空调及空调开启不多的时间都是处于满电的待机状态。这样对于太阳能电池和蓄电池资源是一种浪费，如果能把太阳能产生的电能反馈给市电网络，正好能解决市电在白天用电量大，供电不足的情况。

对于在多个房间采用多套太阳能空调器的情况，其太阳能采光的方向和角度会不同，会出现有些太阳能电池板在供电，但是其对应的空调器并没有使用；而使用的空调器的对应的太阳能电池板太阳光照很弱或者没有太阳光照；无法充分利用能源为空调器使用。另外，由太阳能板产生电源回馈给市电系统的智能电表价格很高，而且需要经过政府或电力运营部门的定时检测，所以往往各个家庭一般只设置一套电源反馈单元，这样也需要各个空调系统进行电能输出的协调。

发明内容

本发明的目的是为解决充分利用太阳能空调器产生的电能，特别是为了充分利用过度季节太阳能空调器的太阳能板产生的电能，本发明提供一种太阳能空调装置。

本发明的另一个目的是，提供一种由上述太阳能空调装置组成的太阳能空调系统，以解决不同太阳能电池板产生的电能供应需要运行的空调器的问题，及解决向统一的电源反馈单元供电的问题。

实现本发明第一个目的的技术方案是，一种太阳能空调装置，包括太阳能发电单元，变频空调单元，其特征在于，还包括：

用于升高来自太阳能发电单元的电流电压的DC-DC转换单元，，所述DC-DC转换单元一端连接于所述太阳能发电单元的输出端，另一端连接于主控制单元，由主控制单元控制电能的输出；

用于存储来自太阳能发电单元输出的电能的蓄电单元，，所述蓄电单元的一端接太阳能发电单元的输出端，另一端连接于DC-DC的输入端；

用于控制直流电源输出流向的主控制单元，所述的主控制单元一端接DC-DC的输出端，一端接变频空调单元，另一端接用于逆变直流电源成为可供市电的交流电源的DC-AC逆变单元，主控制单元控制直流电源流向变频空调单元和/或DC-AC逆变单元；所述的DC-AC逆变单元另一端接市电。

上述的蓄电单元的输出端接DC-DC转换单元，与太阳能发电单元接DC-DC转换单元并联，共同输出电流到主控制单元。

上述的太阳能发电单元与所述的DC-DC转换单元之间设置有MPPT单元，该单元用于使太阳能发电单元按照最大功率输出电流。

上述的DC-AC逆变单元与市电之间设置有有源滤波单元。

实现本发明第二个目的的技术方案是，一种太阳能空调系统，包括如上述技术方案所述的太阳能空调装置，此外还包括至少一套附加太阳能空调装置，所述的附加太阳能空调装置至少包括顺序连接的太阳能发电单元，DC-DC转换单元，第一控制单元和变频空调单元；所述的太阳能空调装置的主控制单元与附加太阳能空调装置的第一控制单元之间通过连接线连通，用于使主控制单元的电流向第一控制单元流通，或第一控制单元的电流向主控制单元流通。

上述第一控制单元的电流向主控制单元流通，该主控制单元把电能用于向变频空调单元供电或是向DC-AC逆变单元和市电共同构成的输电单元110供电。

上述变频空调单元运行且太阳能变频空调器不运行时，所述第一控制单元把附加太阳能空调装置的变频单元运行的信息发给主控制单元，主控制单元控制太阳能空调装置中的蓄电单元和/或太阳能发电单元通过DC-DC单元转换后，经连接线向变频空调单元供电。

上述附加太阳能空调装置的太阳能发电单元的输出端有连接到蓄电单元的连接线，该连接线可以把太阳能发电单元产生的电能直接输送到蓄电单元储藏起来，作为后备电源供变频空调单元或者输电单元之用。

所述太阳能空调系统还包括第二太阳能发电单元，第二DC-DC转换单元，第二控制单元，第二变频空调单元，第二蓄电单元，且第二控制单元与主控制单元通过连接线连接；第二附加太阳能空调装置可以通过第二蓄电单元储藏电能，作为第二变频空调单元使用；第二太阳能发电单元和第二蓄电单元通过第二控制单元把电能输送给太阳能空调装置和/或附加太阳能空调装置，供它们的变频空调单元使用，及供输电单元向市电供电。

本发明的有益效果是，通过DC-AC逆变器可以使得在蓄电单元充电后，把多余的电能逆变输送给市电；由于几乎所有家庭都安装有空调，且每个家庭不止安装一台空调，所以从总量看是一个很大的数字，而且供电时间正好是白天的用电高峰期，利于电力系统的节能减排。

而采用本发明的太阳能空调系统系统后，可以把多个太阳能空调器组合起来使用，统一地利用各太阳能发电单元为变频空调单元供电，或者把产生的电能通过输电单元向市电供电。充分利用太阳能板产生的电能，充分利用统一的输电单元向市电供电。

附图说明：

图1为本发明实施例一的系统图；

图2为本发明实施例二的系统图；

图3为本发明实施例三的系统图；

图4为本发明实施例五的系统图；

图5为本发明实施例六的系统图；

图6为本发明实施例七的系统图。

其中，10为太阳能空调装置(基础装置)，20为太阳能空调系统，11为附加太阳能空调装置，12为第二附加太阳能空调装置，101为太阳能发电单元，102为DC-DC转换单元，103为主控制单元，104为蓄电单元，105为与蓄电单元连接的DC-DC转换单元，106为变频空调单元，107为DC-AC逆变单元，108为市电电源，109为有源滤波单元，110为逆变转换部，111为MPPT单元，201为附加太阳能空调装置11的太阳能发电单元，202为装置11的DC-DC转换单元，203为装置11的第一控制单元，206为装置11的变频空调单元，301为第二附加太阳能空调装置12的太阳能发电单元，302为装置12的DC-DC转换单元，303为装置12的第二控制单元，304为装置12的蓄电单元，306为装置12的变频空调单元，220为连接第一控制单元203和主控制单元103的连接线，221为连接太阳能发电单元201和蓄电单元104的连接线，320为连接第二控制单元和主控制单元的连接线。

具体实施方式：

下面结合附图详细说明各实施例的具体实施方式。

实施例一：

如图1所示，为本发明实施例一的太阳能空调装置，其中太阳能空调装置10，包括太阳能发电单元101，该单元通过太阳的照射产生电能；变频空调单元106，该单元采用直流变频压缩机，压缩机的动力供应采用高压的直流电，高压直流电可以由市电通过逆变产生，和/或通过太阳能发电单元101升压后产生，由于市电逆变部分和两种供电电源协调供电的装置为现有技术，在说明书中没有进一步说明，在图中没有显示；DC-DC转换单元102，用于升高来自太阳能发电单元101的电流电压，所述DC-DC转换单元一端连接于所述太阳能发电单元101的输出端，另一端连接于主控制单元103，由主控制单元103控制电能的输出；蓄电单元104，用于存储来自太阳能发电单元101输出的电能，所述的蓄电单元104一端接太阳能发电单元101的输出端，另一端连接于DC-DC转换单元102的输入端；主控制单元103，用于控制直流电源的输出流向，所述的主控制电源一端接DC-DC转换单元102的输出端，一端接变频空调单元106，另一端接DC-AC逆变单元107，主控制单元103控制直流电源流向变频空调单元106和/或DC-AC逆变单元；DC-AC逆变单元107，用于逆变直流电源成为可供市电108的交流电源，所述的DC-AC逆变单元107一端接主控制单元103，另一端接市电108。其中，DC-AC逆变单元107和市电108共同构成输电单元110，如图中虚线框中所示。

由太阳能发电单元101产生的电能通过DC-DC单元102变换成高压的直流电，通过主控制单元103向变频空调单元106或者输电单元110供电；太阳能发电单元101产生的电能还可以输入蓄电单元104进行电能储存，由蓄电单元104的电能通过DC-DC单元102变换成高压的直流电，通过主控制单元103向变频空调单元106或者输电单元110供电。在变频空调单元106运转时，采用太阳能发电单元101和蓄电单元104的电能同时供电；在变频空调单元106不运转，把太阳能发电单元101的电能供应给输电单元110，或者把太阳能发电单元101和蓄电单元104的电能同时供应给输电单元110。由于对于变频空调来说，其输入为高压的直流电，所以在太阳能空调器内部存在把太阳能和蓄电池等低压直流电源转换成高压直流电源，而通过利用已经产生的高压直流电源，直接逆变成满足市电需求的高压交流电，使得通过统一的系统可以完成变频空调的运转，也可以方便实现向市电供电。

采用本发明的太阳能空调装置10，使得即使用户使用空调的时间与有太阳光照的时间不吻合，也可以通过采用蓄电池的形式把白天产生的太阳能储存起来，供用户随时使用，比如晚上的时间。另一方面，在不使用空调及空调开启不多的情况下，如春秋季节，本装置可以把太阳能产生的电能和储存在蓄电池中的电能反馈给市电网络，正好能解决市电在白天用电量大，供电不足的情况。

实施例二：

如图2所示，为本发明实施例二的太阳能空调装置，其中实施例二与实施例一中的不同在于，实施例二在太阳能发电单元101输入侧增加了MPPT单元，MPPT单元为“最大功率点跟踪”(Maximum Power Point Tracking)，即是指控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值(VI)，使系统以最高的效率对蓄电池充电。可以充分地转化太阳能产生电能，以便提高太阳能发电单元101的能效。而产生的电能输出到蓄电单元104和/或DC-DC单元。在DC-AC单元107与交流电源108之间还设置有源滤波单元109，有源滤波是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号，这里是减少经DC-AC逆变后产生的谐波，提高供电电流的品质。这两个单元可以单独应用，也可以同时应用。

实施例三：

如图3所示，为本发明实施例三的太阳能空调装置，其中实施例三与实施例一中的不同在于，实施例三在太阳能发电单元101的输入侧和蓄电单元104的输出侧都设置了DC-DC转换单元，蓄电单元104把电能输出到DC-DC单元105，该DC-DC单元105用于升高来自蓄电单元104的电流电压，一端连接于所述太阳能发电单元101的输出端，另一端连接于主控制单元103，由主控制单元103控制电能的输出。这样可以使得太阳能发电单元101和蓄电单元104向外的供电不受影响，实现更灵活的供电。

实施例四：

本发明实施例四为以上实施例三和实施例二的结合，没有在附图中显示，即在实施例三的基础上，增加MPPT单元，即在太阳能发电单元101后面增加MPPT单元111，然后再把电能供应给DC-DC单元102和蓄电单元104，当蓄电单元104放电时，蓄电单元输出的电能经过DC-DC电源105升压输送给主控制单元103。在DC-AC单元107与交流电源108之间还设置有源滤波单元109，用于提高输出电流的品质。

实施例五：

如图4所示，本发明实施例五为本发明还披露一种太阳能空调系统20，包括如前面实施例一所述的太阳能空调装置10，至少包括一套附加太阳能空调装置11。太附加阳能空调装置11至少包括太阳能发电单元201，DC-DC单元202，第一控制单元203，变频空调单元206，其中第一控制单元203与主控制单元103通过连接线220连接。也即太阳能空调系统采用同一个由DC-AC逆变单元107和市电108构成输电单元110。附加太阳能空调装置11的变频空调单元206不运转的情况下，太阳能发电装置201产生的电能可以通过DC-DC单元202加压后，经过第一控制单元203输送到主控制单元103，由主控制单元103把该电能用于向变频空调单元206供电或是向输电单元110供电；当太阳能变频空调器106不运行，而附加太阳能空调装置11的变频空调单元206运行，这时第一控制单元203把变频空调单元206运行的信息发给主控制单元103，主控制单元103可以控制太阳能空调装置10中的蓄电单元104和/或太阳能发电单元101通过DC-DC单元转换后，经220连接线向变频空调单元206供电。

虽然在图中没有显示，但是可以知道太阳能空调装置11可以单一的或组合的包含更多的单元，如蓄电单元104、MPPT单元111，有源滤波单元108等，同样可以得到这些单元实现的功能。而本发明实施例二、三、四中的太阳能空调装置10都可以作为基础太阳能空调装置应用到太阳能空调系统20中。虽然在图中没有显示，但是可以知道太阳能空调系统20除包括基础太阳能空调装置10外，还可以包括多于一套的新增附加太阳能空调装置11，这将在下面的实施例中详细描述。

用户在多个房间采用多个太阳能空调器时，由于不同空调太阳能发电单元采光的方向和角度会不同，会出现有些太阳能电池板在供电，但是其对应的空调器并没有使用；而使用的空调器的对应的太阳能电池板太阳光照很弱或者没有太阳光照；无法充分地利用能源为空调器使用。本发明披露的太阳能空调系统20就是解决了这个问题，可以调动其他空调器的太阳能板对连接到系统中的变频空调供电。另外，由太阳能板产生电源回馈给市电系统的智能电表价格很高，而且需要经过政府或电力运营部门的定时检测，所以往往各个家庭一般只设置一套输电单元110，这样也需要各个空调器的太阳能电池板产生的电能通过统一的调度来进行电能的统一输出。本发明披露的太阳能空调系统20同时也解决了这个问题，可以通过太阳能空调系统内部的联系，把各个太阳能空调的电池板产生的电能通过共用的输出单元向市电供应电能。

实施例六：

如图5所示，为本发明实施例六的系统图，与实施例五的不同在于，本发明实施例六从附加太阳能空调装置11的太阳能发电单元201的输出端有连接到蓄电单元104的连接线221，该连接线221可以把太阳能发电单元201产生的电能直接输送到蓄电单元104储藏起来，作为后备电源供变频空调单元106、206或者输电单元110之用。这样的设置可以使得蓄电单元104作为一个共用的蓄电单元，而且为了方便使用可以把包含该蓄电单元的太阳能空调装置，如本例中的10，设置在最常用的房间，以便可以把各个太阳能电池板搜集的能量充分地在该太阳能空调装置中应用。

实施例七：

如图6所示，为本发明实施例七的系统图，与实施例六不同在于，实施例七的太阳能空调系统20中还包括第二附加太阳能空调装置12，其包括第二太阳能发电单元301，第二DC-DC单元302，第二控制单元303，第二变频空调单元306，第二蓄电单元304，且第二控制单元303与主控制单元103通过连接线320连接。除了实施例五、六能够实现的功能外，第二附加太阳能空调装置12可以通过第二蓄电单元304储藏电能，作为第二变频空调单元306使用；第二太阳能发电单元301和第二蓄电单元304可以通过第二控制单元303把电能输送给太阳能空调装置10和/或附加太阳能空调装置11，供它们的变频空调单元106和/或206使用，也可以供输电单元110向市电供电。

本发明在实际使用中，还可包括更多的附加太阳能空调装置。

Claims (9)

1.一种太阳能空调装置，包括太阳能发电单元(101)，变频空调单元(106)和主控制单元(103)，其特征在于：还包括：

用于升高来自太阳能发电单元(101)的电流电压的DC-DC转换单元(102)，所述DC-DC转换单元(102)一端连接于所述太阳能发电单元(101)的输出端，另一端连接于主控制单元(103)，由主控制单元(103)控制电能的输出；

用于存储来自太阳能发电单元(101)输出的电能的蓄电单元(104)，所述蓄电单元(104)的一端接太阳能发电单元(101)的输出端，另一端连接于DC-DC转换单元(102)的输入端；

所述的主控制单元(103)一端接DC-DC转换单元(102)的输出端，一端接变频空调单元(106)，另一端接用于逆变直流电源成为可供市电的交流电源的DC-AC逆变单元(107)，主控制单元(103)控制直流电源流向变频空调单元(106)和/或DC-AC逆变单元(107)；所述的DC-AC逆变单元(107)另一端接市电。

2.根据权利要求1所述的太阳能空调装置，其特征是所述的蓄电单元(104)的输出端接DC--DC转换单元(102)，与太阳能发电单元(101)接DC-DC转换单元(102)并联，共同输出电流到主控制单元(103)。

3.根据权利要求2所述的太阳能空调装置，其特征是所述的太阳能发电单元(101)与所述的DC-DC转换单元(102)之间设置有MPPT单元(111)，该单元用于使太阳能发电单元(101)按照最大功率输出电流。

4.根据权利要求3所述的太阳能空调装置，其特征是所述的DC-AC逆变单元(107)与市电之间设置有有源滤波单元(109)。

5.根据权利要求1至4任一所述的太阳能空调装置组成的太阳能空调系统，包括所述的太阳能空调装置(10)，其特征是，此外还包括至少一套附加太阳能空调装置(11)，所述的附加太阳能空调装置(11)至少包括顺序连接的太阳能发电单元(201)，DC-DC转换单元(202)，第一控制单元(203)和变频空调单元(206)；所述的太阳能空调装置(10)的主控制单元(103)与附加太阳能空调装置(11)的第一控制单元(203)之间通过连接线(220)连通，用于使主控制单元(103)的电流向第一控制单元(203)流通，或第一控制单元(203)的电流向主控制单元(103)流通。

6.根据权利要求5所述的太阳能空调系统，其特征是，所述第一控制单元(203)的电流向主控制单元(103)流通，该主控制单元(103)把电能用于向变频空调单元(106)供电或是向DC-AC逆变单元(107)和市电共同构成的输电单元(110)供电。

7.根据权利要求6所述的太阳能空调系统，其特征是，所述变频空调单元(106)运行且太阳能变频空调装置(10)不运行时，所述第一控制单元(203)把附加太阳能空调装置(11)的变频空调单元(206)运行的信息发给主控制单元(13)，主控制单元(103)控制太阳能空调装置(10)中的蓄电单元(104)和/或太阳能发电单元(101)通过DC-DC单元转换后，经连接线(220)向变频空调单元(206)供电。

8.根据权利要求6所述的太阳能空调系统，其特征是，所述附加太阳能空调装置(11)的太阳能发电单元(201)的输出端有连接到蓄电单元(104)的连接线(221)，该连接线(221)可以把太阳能发电单元(201)产生的电能直接输送到蓄电单元(104)储藏起来，作为后备电源供变频空调单元或者输电单元(110)之用。

9.根据权利要求5所述的太阳能空调系统，其特征是，还包括第二附加太阳能空调装置(12)，第二附加太阳能空调装置(12)包括第二太阳能发电单元(301)、第二DC-DC转换单元(302)、第二控制单元(303)、第二变频空调单元(306)和第二蓄电单元(304)，且第二控制单元(303)与主控制单元(103)通过连接线(320)连接；第二附加太阳能空调装置(12)可以通过第二蓄电单元(304)储藏电能，作为第二变频空调单元(306)使用；第二太阳能发电单元(301)和第二蓄电单元(304)通过第二控制单元(303)把电能输送给太阳能空调装置(10)和/或附加太阳能空调装置(11)，供它们的变频空调单元(106，206)使用，及供输电单元(110)向市电供电。

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