CN106329556A - 一种利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱 - Google Patents
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Abstract
一种利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱，设置在光伏阵列与光伏并网逆变器之间，包括：电压/电流传感器，用于检测到光伏阵列的工作电压和电流；控制电路板，通过连续时间段检测结果比较，计算得到光伏阵列的输出功率变化率，当变化率大于预设阈值上限或者小于预设阈值下限，输出相应驱动信号；双向直流变换器，根据驱动信号，当变化率大于预设阈值上限，则工作于储能模式，当变化率小于预设阈值下限，则工作于释能模式，超级电容，根据双向直流变换器的工作模式，储能模式下存储电能，释能模式下向光伏并网逆变器释放电能，从而减小光伏阵列输出电压波动，一方面可稳定电网用户电压，另一方面可最大限度利用光电资源。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏发电技术领域，特别涉及一种利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱。
背景技术
伴随着人们环保意识和能源危机意识的提高，光伏发电技术快速发展。现有的光伏发电系统基本结构为：光伏阵列、汇流箱、并网逆变器、公共电网、以及相关的监控和调度装置。随着光伏发电系统的推广，光伏并网功率迅速增大，由此带来两个问题：一方面，在光照剧烈变化时，光伏发电系统输出功率会急剧改变，特别是当光伏发电系统接入配电网这种情况，例如屋顶分布式电站，这种波动会使并网点电压大范围波动，对其他用户的使用造成严重干扰；另一方面，当电网不能消纳光伏发电功率时，需要光伏电站限功率运行甚至停机，造成光照资源的浪费，及电站收益的减少。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱，在光伏阵列功率快速变动时，利用超级电容通过双向直流变换器存储或者释放能量，从而减小阵列输出电压波动。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱，设置在光伏阵列1与光伏并网逆变器3之间，包括：
电压/电流传感器，用于检测到光伏阵列1的工作电压和电流；
控制电路板，通过连续时间段检测结果比较，计算得到光伏阵列1的输出功率变化率，当变化率大于预设阈值上限或者小于预设阈值下限，输出相应驱动信号；
双向直流变换器，根据驱动信号，当变化率大于预设阈值上限，则工作于储能模式，当变化率小于预设阈值下限，则工作于释能模式，
超级电容，根据双向直流变换器的工作模式，储能模式下存储电能，释能模式下向光伏并网逆变器3释放电能，从而减小光伏阵列1输出电压波动。
所述控制电路板将电压/电流传感器检测到的工作电压和电流相乘后计算得到当前输出功率，并和之前检测到的输出功率比较，计算得到功率的变化率。
所述智能汇流箱具有防护等级为IP65的机壳。
所述控制电路板包括：
接电压/电流传感器输出的滤波电路；
接滤波电路输出的微处理器；
以及接微处理器输出的驱动电路；
微处理器通过驱动电路与双向直流变换器连接控制其工作模式。
所述微处理器为单片机或DSP，通过滤波电路采集电压、电流信号，并计算获取功率值。
所述微处理器输出PWM驱动信号，经过光耦隔离电路以及驱动电路控制双向直流变换器的工作状况。
所述双向直流变换器包括四只IGBT,与电感组成双向、升降压变换器电路，其中T1、T2与超级电容的正、负极相连，T3、T4分别与接线端子的正、负极相连。
与现有技术相比，根据本发明，可在光伏阵列功率快速变动时，利用超级电容通过双向直流变换器存储或者释放能量，从而减小阵列输出电压波动。一方面稳定电网用户电压，另一方面最大限度利用光电资源，保证电站收益。
附图说明
图1是本发明的系统结构框图。
图2是本发明的汇流箱内部电路原理框图。
图3是实施例中双向直流变换器电路原理图。
图4是实施例中储能模式下电流方向示意图。
图5是实施例中释能模式下电流方向示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，依照本发明的技术方案，本实施例的技术路线是：利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱，汇流箱2的一端和多个光伏阵列1连接，在内部将各光伏阵列1正负极分布汇接后送至输出端子，与光伏并网逆变器3直流输入端连接。
图2为本发明的电路原理框图。汇流箱机壳内为电路部分，包括：电压/电流传感器、控制电路板、双向直流变换器、超级电容、输入接线端子、输出接线端子。控制电路板通过滤波电路与电压/电流传感器连接，采集相应的电压、电流信号；控制电路板上设置有微处理器，微处理器采用DSP，通过滤波电路对电压、电流信号进行滤波处理；DSP输出的PWM信号经过光电耦合器件及驱动电路控制双向直流变换器各功率器件的动作。双向直流变换器一端与光伏阵列1的输出端连接，一端与超级电容连接。
控制电路板通过传感器检测到光伏阵列1的工作电压和电流，两者相乘后计算得到当前输出功率，并和之前时间点检测到的输出功率比较，计算得到功率的变化率。
当光伏阵列1功率快速变动时，超级电容通过双向直流变换器存储或者释放能量以减小阵列输出电压波动。当光照突然增强，光伏阵列1功率迅速增大时，双向直流变换器工作于储能模式，将电能存储到超级电容中，使光伏发电系统并网功率不会快速上升；而在光伏阵列1输出功率迅速下降时，双向直流变换器工作于释能模式，将电能从超级电容释放至光伏并网逆变器3，减小并入公共电网4功率的下降速率。
图3为具体实施例中双向直流变换器电路原理图。功率器件T1、T2、T3、T4组成双向、升降压变换器电路，其中T1、T2与超级电容相连，T3、T4分别与接线端子的正、负极相连。
在储能模式下，由T2或T3工作，将从光伏阵列取电并存储于超级电容，减小阵列输出功率上升速率，此时的电流方向如图4所示。
在释能模式下，由T1或T4工作，超级电容释放能量至输出端子，将电能送至并网逆变器，减小阵列输出功率下降速率，此时的电流方向如图5所示。
控制电路板微处理器根据采集到的阵列电压和电流信号，计算阵列输出功率，并调节双向直流变换器的工作模式，计算PWM调整的占空比，并通过驱动电路将PWM调整信号送至双向直流变换器，达到降低光伏阵列输出功率变化速率的目的。
Claims (7)
1.一种利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱，设置在光伏阵列(1)与光伏并网逆变器(3)之间，其特征在于，包括：
电压/电流传感器，用于检测到光伏阵列(1)的工作电压和电流；
控制电路板，通过连续时间段检测结果比较，计算得到光伏阵列(1)的输出功率变化率，当变化率大于预设阈值上限或者小于预设阈值下限，输出相应驱动信号；
双向直流变换器，根据驱动信号，当变化率大于预设阈值上限，则工作于储能模式，当变化率小于预设阈值下限，则工作于释能模式，
超级电容，根据双向直流变换器的工作模式，储能模式下存储电能，释能模式下向光伏并网逆变器(3)释放电能，从而减小光伏阵列(1)输出电压波动。
2.根据权利要求1所述利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱，其特征在于，所述控制电路板将电压/电流传感器检测到的工作电压和电流相乘后计算得到当前输出功率，并和之前检测到的输出功率比较，计算得到功率的变化率。
3.根据权利要求1所述利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱，其特征在于，所述智能汇流箱具有防护等级为IP65的机壳。
4.根据权利要求1所述利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱，其特征在于，所述控制电路板包括：
接电压/电流传感器输出的滤波电路；
接滤波电路输出的微处理器；
以及接微处理器输出的驱动电路；
微处理器通过驱动电路与双向直流变换器连接控制其工作模式。
5.根据权利要求4所述利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱，其特征在于，所述微处理器为单片机或DSP，通过滤波电路采集电压、电流信号，并计算获取功率值。
6.根据权利要求4所述利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱，其特征在于，所述微处理器输出PWM驱动信号，经过光耦隔离电路以及驱动电路控制双向直流变换器的工作状况。
7.根据权利要求1所述利用超级电容平滑光伏阵列功率脉动的智能汇流箱，其特征在于，所述双向直流变换器包括四只IGBT,与电感组成双向、升降压变换器电路，其中T1、T2与超级电容的正、负极相连，T3、T4分别与接线端子的正、负极相连。
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