CN102738885A - 一种蓄电池储能和光伏发电混合系统 - Google Patents

一种蓄电池储能和光伏发电混合系统 Download PDF

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姚建歆
周曞昕
郑季伟
徐剑
顾临峰
李志龙
王国友
倪东海
程正敏
唐海强
王飙
徐刚
周静
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Abstract

本发明公开了一种蓄电池储能和光伏发电混合系统，包括光伏阵列、蓄电池组、开关直流升压电路、DC/DC变换器、直流母线、第一电容、三相逆变器和交流母线。其中，开关直流升压电路的两个输入端分别连接光伏阵列的两端；开关直流升压电路的两个输出端分别连接直流母线；DC/DC变换器的两个输入端分别连接蓄电池组的两端；DC/DC变换器的两个输出端分别连接直流母线；三相逆变器的两个输入端分别连接直流母线，其输出端与交流母线连接；第一电容接在三相逆变器的两个输入端之间。本发明使发电单位太阳能发电输出功率的稳定性以及转换效率显著提高，对于缓解用电高峰时段电力紧张的情况起到有益的帮助。

Description

一种蓄电池储能和光伏发电混合系统
技术领域
本发明涉及一种蓄电池储能和光伏发电混合系统。
背景技术
光伏发电系统受天气因素的影响，光伏电源的输出功率会产生较大的波动，致使不能正常供电。在用电高峰季节，因输出功率产生波动而导致电网用电缺口偏大的问题尤为明显。同时光伏发电系统受到功率波动的影响还会缩短其使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种输出功率稳定且使用寿命长的蓄电池储能和光伏发电混合系统。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种蓄电池储能和光伏发电混合系统，包括光伏阵列、蓄电池组、开关直流升压电路、DC/DC（直流转直流）变换器、直流母线、第一电容、三相逆变器和交流母线，其中：
所述开关直流升压电路的两个输入端分别连接所述光伏阵列的两端；
所述开关直流升压电路的两个输出端分别连接所述直流母线；
所述DC/DC变换器的两个输入端分别连接所述蓄电池组的两端；
所述DC/DC变换器的两个输出端分别连接所述直流母线；
所述三相逆变器的两个输入端分别连接所述直流母线，其输出端与所述交流母线连接；
所述第一电容接在所述三相逆变器的两个输入端之间。
上述开关直流升压电路包括第二电容、电感、电阻、二极管和第一晶体三极管，其中：
所述第二电容的一端通过所述电感连接所述第一晶体三极管的集电极，该第二电容的另一端连接所述第一晶体三极管的发射极；
所述电阻连接在所述第一晶体三极管的集电极和发射极之间；
所述二极管的正极连接所述第一晶体三极管的集电极；
所述第二电容和所述电感的相接端为所述开关直流升压电路的一输入端，所述第二电容与所述第一晶体三极管的发射极的相接端为所述开关直流升压电路的另一输入端；
所述二极管的负极为所述开关直流升压电路的一输出端，所述第二电容与所述第一晶体三极管的发射极的相接端为所述开关直流升压电路的另一输出端。
上述DC/DC变换器包括第三电容、电感、两个二极管、第二晶体三极管和第三晶体三极管，其中：
所述第三电容的一端通过所述电感连接所述第三晶体三极管的集电极，该第三电容的另一端连接所述第三晶体三极管的发射极；
所述电感和所述第三晶体三极管的相接端与所述第二晶体三极管的发射极连接；
所述的一个二极管连接在所述的第二晶体三极管的集电极和发射极之间，所述的另外一个二极管连接在所述的第三晶体三极管的集电极和发射极之间；
所述第三电容和所述电感的相接端为所述DC/DC变换器的一输入端，所述第三电容与所述第三晶体三极管的发射极的相接端为所述DC/DC变换器的另一输入端；
所述第二晶体三极管的集电极为所述DC/DC变换器的一输出端，所述第三电容与所述第三晶体三极管的发射极的相接端为所述DC/DC变换器的另一输出端。
本发明的有益效果是：本发明以蓄电池组作为三相光伏发电系统的储能元件进行采光发电，提高了光伏发电系统输出电能的质量，使发电单位进行太阳能发电转换效率显著提高，传输功率大，成本低，维护简便，对于缓解用电高峰时段电力紧张的情况起到有益的帮助，同时延长了光伏发电系统的使用寿命。
附图说明
图1是本发明中的蓄电池储能和光伏发电混合系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，本发明的蓄电池储能和光伏混合系统，包括光伏阵列1、蓄电池组2、开关直流升压电路3、DC/DC变换器4、直流母线5、第一电容6、三相逆变器7和交流母线8，其中：
开关直流升压电路3的两个输入端分别连接光伏阵列1的两端；
开关直流升压电路3的两个输出端分别连接直流母线5；
DC/DC变换器4的两个输入端分别连接蓄电池组2的两端；
DC/DC变换器4的两个输出端分别连接直流母线5；
三相逆变器7的两个输入端分别连接直流母线5，其输出端与交流母线8连接；
第一电容6接在三相逆变器7的两个输入端之间。
开关直流升压电路3包括第二电容C2、电感L1、电阻R、二极管D1和第一晶体三极管Q1，其中：
第二电容C2的一端通过电感L1连接第一晶体三极管Q1的集电极，该第二电容C2的另一端连接第一晶体三极管Q1的发射极；
电阻R连接在第一晶体三极管Q1的集电极和发射极之间；
二极管D1的正极连接第一晶体三极管Q1的集电极；
第二电容C2和电感L1的相接端为开关直流升压电路3的一输入端，第二电容C2与第一晶体三极管Q1的发射极的相接端为开关直流升压电路3的另一输入端；
二极管D1的负极为开关直流升压电路3的一输出端，第二电容C2与第一晶体三极管Q1的发射极的相接端为开关直流升压电路3的另一输出端。
DC/DC变换器4包括第三电容C3、电感L2、二极管D2、二极管D3、第二晶体三极管Q2和第三晶体三极管Q3，其中：
第三电容C3的一端通过电感L2连接第三晶体三极管Q3的集电极，该第三电容C3的另一端连接第三晶体三极管Q3的发射极；
电感L2和第三晶体三极管Q3的相接端与第二晶体三极管Q2的发射极连接；
二极管D2连接在第二晶体三极管Q2的集电极和发射极之间，二极管D3连接在第三晶体三极管Q3的集电极和发射极之间；
第三电容C3和电感L2的相接端为DC/DC变换器4的一输入端，第三电容C3与第三晶体三极管Q3的发射极的相接端为DC/DC变换器4的另一输入端；
第二晶体三极管Q2的集电极为DC/DC变换器4的一输出端，第三电容C3与第三晶体三极管Q3的发射极的相接端为DC/DC变换器4的另一输出端。
在工作状态下光伏阵列1和蓄电池组2特征有以下几种模式：
（1）在白天光照充足时段，光伏电源发出功率较大，负载功率也较大，直流母线5上的剩余功率处于蓄电池安全充电功率要求的范围之内时，光伏母线为蓄电池组2充电，电容既不充电也不放电；
（2）在白天光照充足时段，光伏电源发出功率较大，负载功率较小，直流母线5上的剩余功率大于蓄电池安全充电功率要求上限时，光伏母线为蓄电池组2充电，电容组处于充电状态，吸收过剩的电能，从而保护蓄电池组2；
（3）在清晨、夜间或者雨天等光照不足的时段，光伏电源不能为负载正常供电，蓄电池组2以横流模式放电，放电功率为该时段负荷的平均功率，当负荷功率高于平均功率时，电容放电，放电功率为负荷功率和蓄电池组2放电功率的差额；当负荷功率低于平均功率时，蓄电池组2放电功率在满足负荷工作的需求下，将剩余功率为电容充电，以备下一负荷高峰所需。从而提高了储能系统的功率输出能力并优化了蓄电池组2的放电过程。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (3)

1.一种蓄电池储能和光伏发电混合系统，其特征在于，包括光伏阵列、蓄电池组、开关直流升压电路、DC/DC变换器、直流母线、第一电容、三相逆变器和交流母线，其中：
所述开关直流升压电路的两个输入端分别连接所述光伏阵列的两端；
所述开关直流升压电路的两个输出端分别连接所述直流母线；
所述DC/DC变换器的两个输入端分别连接所述蓄电池组的两端；
所述DC/DC变换器的两个输出端分别连接所述直流母线；
所述三相逆变器的两个输入端分别连接所述直流母线，其输出端与所述交流母线连接；
所述第一电容接在所述三相逆变器的两个输入端之间。
2.根据权利要求1所述的蓄电池储能和光伏发电混合系统，其特征在于，所述开关直流升压电路包括第二电容、电感、电阻、二极管和第一晶体三极管，其中：
所述第二电容的一端通过所述电感连接所述第一晶体三极管的集电极，该第二电容的另一端连接所述晶体三极管的发射极；
所述电阻连接在所述第一晶体三极管的集电极和发射极之间；
所述二极管的正极连接所述第一晶体三极管的集电极；
所述第二电容和所述电感的相接端为所述开关直流升压电路的一输入端，所述第二电容与所述第一晶体三极管的发射极的相接端为所述开关直流升压电路的另一输入端；
所述二极管的负极为所述开关直流升压电路的一输出端，所述第二电容与所述第一晶体三极管的发射极的相接端为所述开关直流升压电路的另一输出端。
3.根据权利要求1所述的蓄电池储能和光伏发电混合系统，其特征在于，所述DC/DC变换器包括第三电容、电感、两个二极管、第二晶体三极管和第三晶体三极管，其中：
所述第三电容的一端通过所述电感连接所述第三晶体三极管的集电极，该第三电容的另一端连接所述第三晶体三极管的发射极；
所述电感和所述第三晶体三极管的相接端与所述第二晶体三极管的发射极连接；
所述的一个二极管连接在所述的第二晶体三极管的集电极和发射极之间，所述的另一个二极管连接在所述的第三晶体三极管的集电极和发射极之间；
所述第三电容和所述电感的相接端为所述DC/DC变换器的一输入端，所述第三电容与所述第三晶体三极管的发射极的相接端为所述DC/DC变换器的另一输入端；
所述第二晶体三极管的集电极为所述DC/DC变换器的一输出端，所述第三电容与所述第三晶体三极管的发射极的相接端为所述DC/DC变换器的另一输出端。
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