光伏驱动交直流混用热泵系统及其控制方法与流程

本发明涉及热泵，具体提供一种光伏驱动交直流混用热泵系统及其控制方法。

背景技术：

1、热泵是一种通过吸收外部热源的热能，再经由热交换原理，而将水或空气加热以产生热水或暖气(即制热)的装置。热泵系统包括冷媒循环管路和设于冷媒循环管路上的压缩机、蒸发器、冷凝器和节流装置，通过压缩机压缩和输送冷媒从低温低压出到高温高压处，使蒸发器和冷凝器能够与外接环境进行热交换，实现回收低温热源制取高温热源的目的。热泵系统一般是由市电进行驱动的，随着我国光伏产业的不断进步，采用光伏发电来驱动压缩机的应用方案也得到了发展。

2、现有的光伏热泵系统，多采用光伏发电和储能电池存储的方式驱动热泵系统，当光伏功率大用电功率时，采用储能电池进行储电或进行逆变上网，当光伏功率小于用电功率时，则采用储能电池对热泵系统进行补充电能。但是储能电池价格昂贵，使用寿命较短，使得光伏热泵系统经济性较差。或光伏热泵系统只采用光伏发电给热泵系统供电，当光伏功率大于用电功率时，需进行弃光或者进行逆变上网，当光伏功率小于用电功率时，则需要市电进行补电。通过这种形式，对电网负荷影响较大，且市电频繁补电，会增加用户电费支出。

3、相应的，本领域需要一种新的光伏驱动交直流混用热泵系统及其控制方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述技术问题，即，解决光伏热泵系统中采用蓄能电池，会使系统经济性较差，而不采用蓄能电池，对电网负荷影响较大，且市电频繁补电，会增加用户电费支出的问题。

2、第一方面，本技术提供一种光伏驱动交直流混用热泵系统；该光伏驱动交直流混用热泵系统包括光伏组件、光伏控制板、热泵外机和储热水箱，所述光伏组件与所述光伏控制板电性连接，所述光伏控制板与所述热泵外机电性连接，所述光伏组件产生的直流电经所述光伏控制板向所述热泵外机供电，所述热泵外机用于对所述储热水箱内的水进行加热，以将所述光伏组件产生的电能转换成热能进行储存。

3、在上述热泵系统的优选技术方案中，所述热泵外机包括电控板、冷媒循环回路和设于冷媒循环回路上的直流变频压缩机和第一热交换器，所述光伏控制板与所述电控板电性连接，所述电控板与所述直流变频压缩机电性连接，使所述光伏组件产生的直流电能够对直流变频压缩机进行供电；

4、所述第一热交换器设于所述储热水箱内，所述压缩机启动使所述第一热交换器能够对所述储热水箱内的水进行加热；并且/或者

5、所述热泵外机还包括pfc电路，所述pfc电路的输入端与市电供电电性连接，输出端与所述电控板电性连接，所述pfc电路能够将市电供电的交流电转换为直流电供入所述电控板，以对所述直流变频压缩机进行供电。

6、第二方面，本技术提供一种如上所述的光伏驱动交直流混用热泵系统的控制方法；该光伏驱动交直流混用热泵系统的控制方法中的热泵系统包括光伏组件和热泵外机，所述热泵外机包括直流变频压缩机，所述光伏组件能够给所述直流变频压缩机进行供电；

7、所述光伏驱动交直流混用热泵系统的控制方法包括：

8、根据光伏功率，确定所述直流变频压缩机(33)的运行频率，以使光伏功率与负载功率相匹配。

9、在上述控制方法的优选技术方案中，“根据光伏功率，确定所述直流变频压缩机的运行频率，以使光伏功率与负载功率相匹配”包括：

10、s1、获取所述光伏组件的最大功率点；

11、s2、根据所述最大功率点，确定准最大功率点，所述准最大功率点小于所述最大功率点；

12、s3、控制所述光伏组件运行于准最大功率点，根据所述准最大功率点，调节所述直流变频压缩机的运行频率。

13、在上述控制方法的优选技术方案中，在步骤“根据光伏功率，确定所述直流变频压缩机的运行频率，以使光伏功率与负载功率相匹配”之后，所述热泵系统的控制方法还包括：

14、s4、根据所述光伏功率和负载功率，确定所述直流变频压缩机的运行频率和所述光伏功率，以使瞬时所述光伏功率与负载功率相匹配。

15、在上述控制方法的优选技术方案中，“根据所述光伏功率和负载功率，确定所述直流变频压缩机的运行频率和所述光伏功率，以使瞬时所述光伏功率与负载功率相匹配”包括如下步骤：

16、s410、如果所述光伏功率大于负载功率，则降低所述光伏功率；

17、s411、判断所述光伏功率是否小于设定功率点，所述设定功率点小于所述准运行功率点；

18、s412、根据判断结果，确定所述直流变频压缩机的运行频率。

19、在上述控制方法的优选技术方案中，所述步骤s412具体包括：

20、如果所述光伏功率小于设定功率点，则调节所述直流变频压缩机提高运行频率。

21、在上述控制方法的优选技术方案中，“根据所述光伏功率和负载功率，确定所述直流变频压缩机的运行频率和所述光伏功率，以使瞬时所述光伏功率与负载功率相匹配”还包括如下步骤：

22、s420、如果光伏功率不大于负载功率，提高所述光伏功率；

23、s421、判断所述光伏功率是否达到所述最大功率点；

24、s422、根据判断结果，确定所述直流变频压缩机的运行频率。

25、在上述控制方法的优选技术方案中，所述步骤s422具体包括：

26、如果所述光伏功率达到最大功率点，则调节所述直流变频压缩机降低运行频率。

27、在上述控制方法的优选技术方案中，在“根据所述光伏功率和负载功率，确定所述直流变频压缩机的运行频率和所述光伏功率，以使瞬时所述光伏功率与负载功率相匹配”之后，所述热泵系统的控制方法还包括如下步骤：

28、s5、判断所述光伏功率是否等于负载功率，如果光伏功率不等于负载功率，执行步骤s4。

29、在采用上述技术方案的情况下，光伏组件产生的直流电经光伏控制板向热泵外机供电，通过热泵外机对储热水箱内的水进行加热，储热水箱内的热水可以用作生活热水，减少用户的电费支出。并且，通过将光伏组件产生的电能转换成热能进行储存，使热泵系统中无需设置价格昂贵的蓄能电池和进行逆变上网，可以提高热泵系统经济性，还可以降低热泵系统对电网负荷的影响。

30、光伏组件发出的直流电经过光伏控制板进行dc/dc转换后，可以稳定的输送至电控板，对直流变频压缩机进行供电，使第一热交换器能够对储热水箱内的水进行加热。相比于通过逆变器将光伏控制板输出的直流电转换成交流电，供给交流压缩机，或通过逆变器和交流变频器将光伏控制板输出的直流电转换为交流电，再供给交流变频压缩机，本技术中光伏组件对直流变频压缩机的供电方式，可以减少交直流转换过程中的电能损耗，提高供电效率。

31、另外，通过光伏组件直流供电和市电交流供电两种方式，均可以对热泵系统进行供电。如果用户热水用量较大，蓄热水箱内通过光伏组件驱动热泵外机产生的热水不够使用，则通过pfc电路将市电供电的交流电转换为直流电，对直流变频压缩机进行供电，加热蓄热水箱内的水以满足生活用热水。

32、此外，通过光伏控制板获得光伏组件的最大功率点，并根据最大功率点计算出准最大功率点，然后根据准最大功率点调节直流变频压缩机的运行频率，使光伏功率与负载功率相匹配。光伏控制板还可以获得光伏功率和负载功率，当光伏功率发生波动或负载功率发生变化时，判断光伏功率与负载功率的大小，并根据判断结果自动控制调节光伏组件运行功率点和/或直流变频压缩机的运行频率，以使热泵系统的瞬时光伏功率和负载功率平衡，更加高效的将电能转换为热能进行储存，同时使热泵系统运行更加稳定。