本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種太陽(yáng)能市電互補(bǔ)家庭發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，生活中對(duì)于電的依賴(lài)越來(lái)越大。目前很多地區(qū)由于供電條件不足，市電經(jīng)常性發(fā)生停電現(xiàn)象，特別是晚上用電高峰期，由于電力調(diào)配的需要，更是存在短時(shí)停電的現(xiàn)象。為了緩解這一現(xiàn)象，不少家庭配備了蓄電池以備不時(shí)之需。

隨著全球氣候問(wèn)題日益嚴(yán)重，能源危機(jī)不斷加劇，太陽(yáng)能作為一種綠色能源越來(lái)越得到重視。在光照條件允許的情況下，利用太陽(yáng)發(fā)電并將電力儲(chǔ)存下來(lái)以便市電停電時(shí)使用，是一種較好的選擇。

但是，光照條件會(huì)隨著時(shí)間、天氣等客觀因素發(fā)生改變。當(dāng)光照條件不理想時(shí)，僅僅依靠太陽(yáng)能為蓄電池充電可能無(wú)法提供足夠的電量而影響蓄電池的使用壽命；若采用容量較小的蓄電池，則當(dāng)光照條件較好時(shí)又會(huì)影響太陽(yáng)能的利用效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種太陽(yáng)能市電互補(bǔ)家庭發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)在判斷利用光能可以充滿(mǎn)蓄電池時(shí)，用太陽(yáng)能對(duì)蓄電池充電，在利用光能不可以充滿(mǎn)蓄電池時(shí)，同時(shí)采用市電對(duì)蓄電池充電，既保證蓄電池有足夠的電量來(lái)源，又提高了太陽(yáng)能的利用率。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下所述的技術(shù)方案：

一種太陽(yáng)能市電互補(bǔ)家庭發(fā)電系統(tǒng)，包括：

蓄電池，其用于存儲(chǔ)電能；

光伏組件，其通過(guò)一太陽(yáng)能充電控制器而連接于所述蓄電池，用于在有效光強(qiáng)時(shí)間內(nèi)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能為所述蓄電池充電；

市電充電控制器，連接于市電輸出端和所述蓄電池之間；

光照傳感器，其用于檢測(cè)當(dāng)前光照強(qiáng)度；

時(shí)鐘模塊，其用于為當(dāng)前光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)添加時(shí)間屬性；

存儲(chǔ)單元，其用于存儲(chǔ)光照歷史數(shù)據(jù)；

第一電壓檢測(cè)裝置，其與蓄電池連接，用于檢測(cè)蓄電池電壓；

第二電壓檢測(cè)裝置，其與所述光伏組件連接，用于檢測(cè)光伏組件的輸出電壓；

光照處理單元，分別與所述光照傳感器、時(shí)鐘模塊、存儲(chǔ)單元、第一電壓檢測(cè)裝置、第二電壓檢測(cè)裝置、太陽(yáng)能充電控制器和市電充電控制器連接，所述光照處理單元接收所述光照傳感器檢測(cè)到的當(dāng)前光照強(qiáng)度，調(diào)用存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的光照歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合光照歷史數(shù)據(jù)與當(dāng)前光照強(qiáng)度通過(guò)極限學(xué)習(xí)機(jī)深度學(xué)習(xí)算法計(jì)算蓄電池的理論待充電量，其通過(guò)第一電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)到的蓄電池電壓計(jì)算出蓄電池的實(shí)際待充電量，并將理論待充電量與實(shí)際待充電量進(jìn)行比較，控制所述太陽(yáng)能充電控制器及市電充電控制器對(duì)所述蓄電池充電。

優(yōu)選地，所述第二電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)到的光伏組件輸出電壓比所述第一電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)到的蓄電池電壓高1伏及以上時(shí)，進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間。

優(yōu)選地，所述光照處理單元對(duì)所述光照歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算求得每一天進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間的時(shí)刻、結(jié)束有效光強(qiáng)時(shí)間的時(shí)刻、光強(qiáng)最強(qiáng)時(shí)刻、光強(qiáng)增大速率、以及光強(qiáng)衰減速率并以此作為參數(shù)訓(xùn)練極限學(xué)習(xí)機(jī)。

優(yōu)選地，在所述太陽(yáng)能市電互補(bǔ)家庭發(fā)電系統(tǒng)安裝之初，理論待充電量值 被設(shè)置為蓄電池容量的40％。

優(yōu)選地，所述太陽(yáng)能市電互補(bǔ)家庭發(fā)電系統(tǒng)還包括逆變器，其與所述蓄電池連接，用于將蓄電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電。

本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果在于：通過(guò)光照處理單元，可以將光照獲取單元檢測(cè)到的當(dāng)前光照數(shù)據(jù)結(jié)合歷史數(shù)據(jù)通過(guò)極限學(xué)習(xí)機(jī)深度學(xué)習(xí)算法計(jì)算蓄電池的理論待充電量，并將其與實(shí)際待充電量進(jìn)行比較，分析決策是否用市電對(duì)蓄電池補(bǔ)充充電。保證了蓄電池的使用壽命同時(shí)，增大了光能的利用率，解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型太陽(yáng)能市電互補(bǔ)家庭發(fā)電系統(tǒng)的原理框圖。

圖2是太陽(yáng)能市電互補(bǔ)家庭發(fā)電系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更加清楚地理解本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的闡述。

如圖1所示，太陽(yáng)能市電互補(bǔ)家庭發(fā)電系統(tǒng)1包括用于儲(chǔ)存電能的蓄電池10、用于在有效光強(qiáng)時(shí)間內(nèi)獲取太陽(yáng)能并將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的光伏組件20、用于檢測(cè)當(dāng)前光照強(qiáng)度的光照傳感器30、用于提供時(shí)刻信息的時(shí)鐘模塊40、用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元50、用于檢測(cè)蓄電池10兩端電壓的第一電壓檢測(cè)裝置11，用于檢測(cè)光伏組件20輸出電壓的第二電壓檢測(cè)裝置21、用于整個(gè)系統(tǒng)控制的光照處理單元60、用于控制啟動(dòng)光伏組件充電的太陽(yáng)能充電控制器70、以及用于控制啟動(dòng)市電補(bǔ)充充電的市電充電控制器80。

第一電壓檢測(cè)裝置11與蓄電池10連接，用于檢測(cè)蓄電池10的電壓，并將檢測(cè)所得數(shù)據(jù)反饋至光照處理單元60。第二電壓檢測(cè)裝置21與光伏組件20連接， 用于檢測(cè)光伏組件20的電壓，并將檢測(cè)所得數(shù)據(jù)反饋至光照處理單元60。

光照處理單元60與光照傳感器30、時(shí)鐘模塊40、存儲(chǔ)單元50、第一電壓檢測(cè)裝置11以及第二電壓檢測(cè)裝置21連接，其用于控制整個(gè)太陽(yáng)能市電互補(bǔ)家庭發(fā)電系統(tǒng)。光照處理單元60接收光照傳感器30檢測(cè)到的當(dāng)前光照強(qiáng)度，并將其以光照歷史數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)于存儲(chǔ)單元50，同時(shí)光照處理單元60可調(diào)用存儲(chǔ)單元50中存儲(chǔ)的光照歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合光照歷史數(shù)據(jù)與當(dāng)前光照強(qiáng)度通過(guò)極限學(xué)習(xí)機(jī)深度學(xué)習(xí)算法計(jì)算蓄電池的理論待充電量。光照處理單元60通過(guò)第一電壓檢測(cè)裝置11檢測(cè)到的蓄電池電壓計(jì)算出蓄電池10的實(shí)際待充電量，并將理論待充電量與實(shí)際待充電量進(jìn)行比較。

太陽(yáng)能充電控制器70與光伏組件20、光照處理單元60以及蓄電池10連接，用于接收光照處理單元70的指令在有效光強(qiáng)時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)光伏組件20為蓄電池10充電。

市電充電控制器80與蓄電池10以及光照處理單元60連接，當(dāng)理論待充電量小于實(shí)際待充電量時(shí)，光照處理單元60啟動(dòng)市電充電控制器80連接市電為蓄電池10補(bǔ)充充電，當(dāng)理論待充電量大于或等于實(shí)際待充電量時(shí)，光照處理單元60控制市電充電模塊80斷開(kāi)市電不為蓄電池10補(bǔ)充充電。

蓄電池10的實(shí)際待充電量為從當(dāng)前時(shí)刻直至蓄電池容量充滿(mǎn)時(shí)所需要的電量。第一電壓檢測(cè)裝置11測(cè)量到的蓄電池10兩端的電壓后，將電壓數(shù)據(jù)傳送至光照處理單元60，光照處理單元60可以計(jì)算出蓄電池10的實(shí)際已充電量，對(duì)于容量一定的蓄電池，用蓄電池的總?cè)萘繙p去實(shí)際已充電量，即可得到蓄電池10的實(shí)際待充電量。充電進(jìn)行一段時(shí)間后，當(dāng)?shù)谝浑妷簷z測(cè)裝置11檢測(cè)到蓄電池電壓達(dá)到某一值時(shí)，光照處理單元60判斷蓄電池已充滿(mǎn)，則控制系統(tǒng)結(jié)束充電。

蓄電池10的理論待充電量為從當(dāng)前時(shí)刻直至蓄電池容量充滿(mǎn)時(shí)僅以太陽(yáng)能 充電，理論上可以充入的電量。理論待充電量為光照處理單元60通過(guò)極限學(xué)習(xí)機(jī)深度學(xué)習(xí)算法計(jì)算得出。作為一種優(yōu)選方案，光照處理單元60對(duì)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)單元50中的光照歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算求得每一天進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間的時(shí)刻、結(jié)束有效光強(qiáng)時(shí)間的時(shí)刻、光強(qiáng)最強(qiáng)時(shí)刻、光強(qiáng)增大速率、以及光強(qiáng)衰減速率，結(jié)合當(dāng)前時(shí)刻，將這些數(shù)據(jù)作為輸入，并記錄該時(shí)刻的實(shí)際待充電量作為標(biāo)準(zhǔn)值，訓(xùn)練極限學(xué)習(xí)機(jī)。隨著家庭發(fā)電系統(tǒng)的使用，極限學(xué)習(xí)機(jī)各項(xiàng)輸入的權(quán)重被逐漸修正，以得到較為準(zhǔn)確的理論待充電量值。在其他實(shí)施例中，也可選擇其他參數(shù)作為輸入。

本實(shí)施例中，當(dāng)光伏組件20的輸出電壓比蓄電池10兩端的電壓高出1伏及以上時(shí)，光照處理單元60判斷進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間；當(dāng)光伏組件20的輸出電壓未比蓄電池10兩端的電壓高出1伏及以上時(shí)，光照處理單元60判斷未進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間。于其他實(shí)施例中，也可通過(guò)其他方式判斷進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間。

本實(shí)施例中，蓄電池10還連接有用于將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出的逆變器12。

為了保證蓄電池被充滿(mǎn)，系統(tǒng)投入使用之前會(huì)將理論待充電量值預(yù)設(shè)為一個(gè)較小的值，如，可將理論待充電量值設(shè)置為蓄電池容量的40％，以便在光照條件較差時(shí)可以及時(shí)通過(guò)市電補(bǔ)充充電。隨著系統(tǒng)的使用，理論待充電量值將逐漸得到修正。當(dāng)系統(tǒng)使用一段時(shí)間后，將累積大量的光照歷史數(shù)據(jù)，此時(shí)，在光照條件相同的日期內(nèi)，便可使用相同的理論待充電量。

在系統(tǒng)投入使用之初，為得到較為準(zhǔn)確的理論待充電量值，可在有效光強(qiáng)時(shí)間內(nèi)，每隔半小時(shí)記錄一次當(dāng)前實(shí)際待充電量，并將當(dāng)前實(shí)際待充電量作為標(biāo)準(zhǔn)值訓(xùn)練極限學(xué)習(xí)機(jī)。

光伏組件的輸出電壓會(huì)隨著光照條件的改變而發(fā)生變化，當(dāng)遇到陰雨天氣 時(shí)，進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間的時(shí)刻可能較遲，或者一整天都無(wú)法進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間。出現(xiàn)這種情況時(shí)，為了保證能夠?qū)π铍姵剡M(jìn)行充電，此時(shí)，系統(tǒng)將相鄰的前一天系統(tǒng)正常工作時(shí)進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間的時(shí)刻作為基準(zhǔn)來(lái)判斷是否進(jìn)入工作時(shí)間。即，若某一天的光照條件較差，光伏組件的輸出電壓未比蓄電池電壓高1伏及以上，此時(shí)，根據(jù)前一天進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間的時(shí)刻來(lái)判斷是否進(jìn)入工作時(shí)間。若已經(jīng)進(jìn)入工作時(shí)間而未進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間，則直接啟動(dòng)市電進(jìn)行充電，隨著時(shí)間的推進(jìn)光照條件發(fā)生改變，一旦檢測(cè)達(dá)到進(jìn)入有效光強(qiáng)的條件，則開(kāi)啟光伏組件充電，并判斷理論待充電量與實(shí)際待充電量的大小進(jìn)而確定是否需要開(kāi)啟市電補(bǔ)充充電。

如圖2所示，太陽(yáng)能市電互補(bǔ)家庭發(fā)電系統(tǒng)的控制方法包括如下步驟：

S1：判斷理論待充電量是否大于或等于實(shí)際待充電量，若是，則啟動(dòng)光伏組件對(duì)蓄電池充電，若否，則啟動(dòng)市電補(bǔ)充充電；

S2：判斷蓄電池是否充滿(mǎn),若是，則結(jié)束充電，若否，則維持工作狀態(tài)。

步驟S1中，若僅以光伏組件對(duì)蓄電池充電即可充滿(mǎn)蓄電池，及當(dāng)步驟S1判斷為是時(shí)，僅僅啟動(dòng)光伏組件充電，可減少對(duì)市電的使用，大限度地利用太陽(yáng)能。

步驟S1中，若僅以光伏組件對(duì)蓄電池充電無(wú)法使蓄電池充滿(mǎn)，即當(dāng)步驟S1判斷為否時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)市電，以市電和光伏組件同時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，以保證蓄電池電量能夠被充滿(mǎn)。

步驟S2中，通過(guò)第一電壓檢測(cè)裝置11檢測(cè)到的蓄電池電壓，光照處理單元60即可判斷蓄電池10是否充滿(mǎn)，若已充滿(mǎn)，則結(jié)束充電，若未充滿(mǎn)，則繼續(xù)工作。

優(yōu)選地，在執(zhí)行步驟S1之前，還可以包括如下步驟：

S00：判斷是否進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間，若是，則執(zhí)行步驟S1，若否，則執(zhí)行步驟S01；

S01：判斷是否進(jìn)入工作時(shí)間，若是，則執(zhí)行步驟S1，若否，則重復(fù)判斷是否進(jìn)入工作時(shí)間。

步驟S00中，光照處理單元60通過(guò)比較蓄電池電壓與光伏組件的輸出電壓來(lái)判斷是否進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間。若光伏組件輸出電壓比蓄電池電壓高出1伏及以上，則光照處理單元60判斷進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間，系統(tǒng)執(zhí)行步驟S1。若光伏組件輸出電壓未比蓄電池電壓高出1伏及以上，則光照處理單元60判斷沒(méi)有進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間，系統(tǒng)執(zhí)行步驟S01。

步驟S01中，系統(tǒng)將相鄰的前一個(gè)正常工作日進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間的時(shí)刻作為基準(zhǔn)來(lái)判斷是否進(jìn)入工作時(shí)間，若進(jìn)入工作時(shí)間，則執(zhí)行步驟S1，若未進(jìn)入工作時(shí)間，則重復(fù)步驟S01。

當(dāng)某一天的光照條件較差時(shí)，經(jīng)步驟S00判斷未進(jìn)入有效光強(qiáng)，則進(jìn)入步驟S01判斷是否進(jìn)入工作時(shí)間。若此時(shí)已經(jīng)進(jìn)入工作時(shí)間，則執(zhí)行步驟S1，即判斷理論待充電量是否大于或等于實(shí)際待充電量。因?yàn)楫?dāng)天的光照條件較差，步驟S1的判斷結(jié)果為否，因此，系統(tǒng)將直接啟動(dòng)市電充電。

當(dāng)某一天的光照條件較好時(shí)，經(jīng)步驟S00判斷進(jìn)入有效光強(qiáng)時(shí)間，則直接執(zhí)行步驟S1。

優(yōu)選地，步驟S1可定期重復(fù)執(zhí)行。如每隔10-15分鐘執(zhí)行一次。當(dāng)光照條件由強(qiáng)轉(zhuǎn)弱時(shí)，S1判斷為否，則市電和光伏組件同時(shí)充電；當(dāng)光照條件由弱轉(zhuǎn)強(qiáng)時(shí)，S1判斷為是，則關(guān)閉市電，只由光伏組件充電。

太陽(yáng)能控制器控制光照獲取單元給蓄電池充電，本實(shí)施例中，充電方式采用MPPT最大功率追蹤技術(shù)進(jìn)行，太陽(yáng)能控制芯片采用DSP TMS320F280200芯 片。市電充電控制器用于控制市電給蓄電池充電，充電方式采用PWM方式，市電充電控制器控制芯片采用MSP430單片機(jī)。

本系統(tǒng)主要針對(duì)的是用電高峰期時(shí)電力調(diào)配不足的問(wèn)題，因此，本實(shí)用新型主要設(shè)計(jì)為在白天有光照條件下對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，而在夜晚無(wú)光照時(shí)，遇到市電停電時(shí)蓄電池對(duì)外輸出電能。因此，本實(shí)用新型中蓄電池的容量與光照獲取單元的發(fā)電容量相匹配，以求最大限度地利用光能。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，而非對(duì)本實(shí)用新型做任何形式上的限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上施以各種等同的更改和改進(jìn)，凡在權(quán)利要求范圍內(nèi)所做的等同變化或修飾，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。