CN102769302B - 带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器，其特征在于，包括：太阳能阵列、通过MPPT算法获取太阳能阵列的电能的最大功率跟踪（MPPT）模块、功率控制模块、充放电管理模块、储能装置、逆变并网模块、检测电参数和负载工作总电流的负载监测模块。有益之处在于：1、本发明的光伏并网逆变器采用最大功率跟踪（MPPT）模块获取太阳能阵列的发电电量，实现最大可能地利用太阳能发电；2、采用功率监测模块检测电参数和负载工作的总电流，避免对电网的冲击，同时管理储能装置；3、采用并网逆变器接入电网的模式，一方面有效减少了储能装置容量，提高电能利用效率，另一方面，负载功率不受逆变器功率的限制。

Description

带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器
技术领域
本发明涉及一种并网逆变器，具体涉及一种带有储能管理和依据负载功率而输出的光伏并网逆变器；属于电学领域。
背景技术
随着对可持续能源如太阳能的开发，带动了光伏发电并网领域的研究开发，现有的光伏逆变器分为：并网逆变器、离网逆变器和双向逆变器三种，对应的结构分别如图1、2、3所示。其中，并网逆变器是将光伏产生的直流电逆变成交流电，把全部电能输出到电网，特点是跟踪光伏发电功率，所有发电可以得到最大输出，但是缺点是并网逆变器受自然条件和光伏发电特性的影响，会对电网造成冲击；离网逆变器是把储能装置中的直流电逆变成交流电后给交流负载供电，接入负载功率受限于离网逆变器输出功率。双向逆变器是既可以把交流电整流成直流电给储能装置充电，又可以把储能装置的直流电逆变交流电为负载供电。目前使用最为广泛的是并网逆变器，但是因为存在对电网有冲击等技术缺点而使用受到一定程度的局限。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种既能够实现最大功率获取太阳能阵列的发电，又能够对负载功率进行跟踪和对储能装置充放电管理，实现依据负载功率进行输出的光伏并网逆变器，尤其适用于用户侧并网。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器，其特征在于，包括：太阳能阵列、通过MPPT算法获取太阳能阵列的电能的最大功率跟踪（MPPT）模块、功率控制模块、充放电管理模块、储能装置、逆变并网模块、检测电参数和负载工作总电流的负载监测模块；
上述太阳能阵列通过MPPT模块与功率控制模块的电能输入端口相连接，
上述功率控制模块的充放电端口通过充放电管理模块与上述储能装置相连接，
上述功率控制模块的逆变并网电能输出端口通过逆变并网模块并入电网，
上述负载监测模块设于逆变并网模块与负载之间，
上述负载监测模块的输出端与上述功率控制模块的负载监测输入端口相连接。
前述的带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器，其特征在于，上述功率控制模块为IGBT或MOSFET。
前述的带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器，其特征在于，上述负载功率检测模块为互感器、电参数表或变送器。
前述的带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器，其特征在于，上述功率控制模块根据电能参数、负载工作电流、组件的输出功率及储能装置的状态控制逆变并网模块的并网功率。
前述的带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器，其特征在于，上述并网的输出形式包括单相、三相、分相三种形式。
本发明的有益之处在于：1、本发明的光伏并网逆变器采用最大功率跟踪（MPPT）模块获取太阳能阵列的发电电量，实现最大可能地利用太阳能发电；2、采用功率监测模块检测电参数和负载工作的总电流，利用功率控制管理模块向负载输出适合的功率，避免对电网的冲击，同时管理储能装置；3、采用并网逆变器接入电网的模式，一方面有效减少了储能装置容量，提高电能利用效率，另一方面，负载功率不受逆变器功率的限制，超过逆变器功率时由电网自动补充功率，不需要切换装置，是的光伏发电的电力供给安全可靠，尤其适用于自发自用的侧并网。
附图说明
图1是现有的光伏并网逆变器的原理图；
图2是现有的离网逆变器的原理图；
图3是现有的双向逆变器的原理图；
图4是本发明的带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器的一个优选实施例的原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
参见图4，本发明的带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器，包括：太阳能阵列、最大功率跟踪（MPPT）模块、功率控制模块、充放电管理模块、储能装置、逆变并网模块、负载监测模块。
其中，MPPT模块的作用在于：通过MPPT算法获取太阳能阵列的电能，以最大程度低充分利用太阳能；负载监测模块的作用在于：检测电参数和负载工作总电流，反馈给负载控制模块从而选择适合的并网功率；功率控制模块的作用在于：管理管理逆变并网模块的输出功率以及充放电管理模块到储能装置的电能流向及功率大小，它根据电能参数、负载工作电流、组件的输出功率以及储能装置的状态来控制逆变并网模块的并网功率，也就是说，功率控制模块是电能流向的调度中心。
以上各模块之间的连接关系如下：太阳能阵列通过MPPT模块与功率控制模块的电能输入端口相连接，功率控制模块的充放电端口通过充放电管理模块与储能装置相连接，功率控制模块的逆变并网电能输出端口通过逆变并网模块并入电网，负载监测模块设于逆变并网模块与负载之间，负载监测模块的输出端与上述功率控制模块的负载监测输入端口相连接。
作为一种优选，功率控制模块为IGBT或MOSFET。
作为一种优选，负载功率检测模块为互感器、电参数表或变送器。
为了对本发明有更加深入的理解，我们对以下四种工作状态进行简要说明，如下：
工作状态1，太阳能阵列输入大于负载功率，功率控制模块根据负载需要，优先满足负载功率，把电能输送至逆变并网模块，并网逆变器和电网同时为负载供电，多余电量通过充放电管理模块为储能装置充电。
工作状态2，太阳能阵列输入小于负载功率，功率控制模块启动储能装置放电，储能装置和光伏组件共同给逆变并网模块，并网逆变器和电网同时为负载供电。
工作状态3，太阳能阵列不发电和储能装置有电，功率控制模块根据储能装置状态，控制逆变并网模块输出电能。并网逆变器和电网同时为负载供电。
工作状态4，太阳能阵列不发电和储能装置没有电，功率控制模块关断逆变并网模块，仅电网为负载供电。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器，其特征在于，包括：太阳能阵列、通过MPPT算法获取太阳能阵列的电能的最大功率跟踪（MPPT）模块、根据负载功率和太阳能发电功率以及储能装置状态进行功率管理的功率控制模块、充放电管理模块、储能装置、逆变并网模块、检测电参数和负载工作总电流的负载监测模块；
上述太阳能阵列通过MPPT模块与功率控制模块的电能输入端口相连接，
上述功率控制模块的充放电端口通过充放电管理模块与上述储能装置相连接，
上述功率控制模块的逆变并网电能输出端口通过逆变并网模块并入电网，
上述负载监测模块设于逆变并网模块与负载之间，
上述负载监测模块的输出端与上述功率控制模块的负载监测输入端口相连接；
当太阳能阵列输入大于负载功率，功率控制模块根据负载需要，优先满足负载功率，把电能输送至逆变并网模块，并网逆变器和电网同时为负载供电，多余电量通过充放电管理模块为储能装置充电；
当太阳能阵列输入小于负载功率，功率控制模块启动储能装置放电，储能装置和光伏组件共同给逆变并网模块，并网逆变器和电网同时为负载供电；
当太阳能阵列不发电和储能装置有电，功率控制模块根据储能装置状态，控制逆变并网模块输出电能，并网逆变器和电网同时为负载供电；
当太阳能阵列不发电和储能装置没有电，功率控制模块关断逆变并网模块，仅电网为负载供电；上述功率控制模块为IGBT或MOSFET；上述负载功率检测模块为互感器、电参数表或变送器；上述功率控制模块根据电能参数、负载工作电流、组件的输出功率及储能装置状态来控制逆变并网模块的并网功率。
2.根据权利要求1所述的带储能管理和依负载功率而输出的光伏并网逆变器，其特征在于，上述并网的输出形式包括单相、三相、分相三种形式。
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