CN106787111B - 一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法 - Google Patents

一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106787111B
CN106787111B CN201710025560.6A CN201710025560A CN106787111B CN 106787111 B CN106787111 B CN 106787111B CN 201710025560 A CN201710025560 A CN 201710025560A CN 106787111 B CN106787111 B CN 106787111B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
output
voltage
inverter
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710025560.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106787111A (zh
Inventor
葛愿
张晓昕
王郑
陈方静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Polytechnic University
Original Assignee
Anhui Polytechnic University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Polytechnic University filed Critical Anhui Polytechnic University
Priority to CN201710025560.6A priority Critical patent/CN106787111B/zh
Publication of CN106787111A publication Critical patent/CN106787111A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106787111B publication Critical patent/CN106787111B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • H02J3/385
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Abstract

本发明公开了一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法,逆变器包括整流逆变器模块、交流变频模块、隔离直流可调输出模块、光伏MPPT模块、储能双向DCDC模块、数字信号处理器、采样板、第一驱动板和第二驱动板,混合式逆变器可以根据实时的发电状况和用电状况,判断模式的选择,稳定直流母线的电压,保证负载的不间断供电。分时双向的工作模式即包含了并网模式的经济效益,也包含了孤岛模式的稳定输出,不间断给负载供电的同时,有效提高对太阳能的利用效率,特别适用于电网不稳定或电网供电成本较高的场合。

Description

一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法
技术领域
本发明属于光储发电技术领域,具体涉及一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法。
背景技术
基于可再生能源的分布式发电正在全球范围内快速发展,其原因有:(1)传统能源如煤炭等会产生碳氧化物,造成环境污染和温室效应。(2)开放的电力市场将允许更多电能供应商参与电网竞价。(3)不断增长的用电需求和供电紧缺之间的矛盾。这在中国、印度等发展中国家尤为突出。与煤炭等传统能源增速相比,可再生能源在过去几年的年增长率均超过30%,是增长率最快的能源领域之一。逆变器又称电源调整器,根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为离网式逆变器和并网式逆变器二种;离网式逆变器即独立型电源用逆变器。根据波形调制方式又可分为方波逆变器、阶梯波逆变器、正弦波逆变器和组合式三相逆变器。对于用于并网系统的逆变器,根据有无变压器又可分为变压器型逆变器和无变压器型逆变器。在我国“十一五”期间,诸如逆变器等光伏发电配套设备多处在研发和创新阶段,较少受到政策关注。“十二五”时期,光伏发电市场的趋势是向全产业链发展,晶硅、组件以外的配套设备将受到市场与政策的进一步关注,发改委将逆变器列入指导目录鼓励类,就是这一趋势的体现。“十三五”规划中提到,到2020年,我国太阳能发电装机达到110GW,其中光热发电总装机规模为5GW,分布式光伏总装机规模达到60GW以上。其中并未提及集中式地面电站的发展规划,但经计算,地面电站的总装机规模应该在45GW以内。2010年,我国光伏并网容量达500兆瓦,逆变器市场在5亿元左右。2011年6月,“十二五”国内的光伏装机容量目标大幅上调到10GW,较之前公布的目标翻了一番。随着光伏逆变器行业竞争的不断加剧,大型光伏逆变器企业间并购整合与资本运作日趋频繁,国内优秀的光伏逆变器生产企业愈来愈重视对行业市场的研究,特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此,一大批国内优秀的光伏逆变器品牌迅速崛起,逐渐成为光伏逆变器行业中的翘楚。
并网式逆变器只能用于并网发电,而离网逆变器则存在太阳光照较弱时,负载用电受到限制等缺点,两者都无法根据实际情况进行调节而满足使用者的实际需求,因此其结构有待进一步改进。
发明内容
根据以上现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题是提出一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种分时双向稳压混合式逆变器,逆变器包括整流逆变器模块、交流变频模块、隔离直流可调输出模块、光伏MPPT模块、储能双向DCDC模块、数字信号处理器、采样板、第一驱动板和第二驱动板,所述逆变器输入端口与光伏电池板、蓄电池和大电网连接,输出端口连接交流负载和直流负载,所述整流逆变器模块、交流变频模块、隔离直流可调输出模块、光伏MPPT模块和储能双向DCDC模块均连接至采样板,采样板与数字信号处理器电连接,数字信号处理器通过第一驱动板连接至整流逆变器模块、储能双向DCDC模块和光伏MPPT模块,数字信号处理器通过第二驱动板连接至交流变频模块和隔离直流可调输出模块,储能双向DCDC模块连接在直流母线上,整流逆变器模块架接在直流母线与大电网上。
作为一种优选实施方式:所述第一驱动板和第二驱动板为隔离驱动板。所述隔离直流可调输出模块采用两级隔离降压。所述光伏MPPT模块包括开关管VT15、VT16和二极管组成的单相半桥电路,单相半桥电路连接至直流母线,单相半桥电路的两个开关管中节点通过一个电感连接至光伏电池板输出,开关管VT16的发射极直接连接至光伏电池板输出,开关管VT15、VT16的基极均连接至第一驱动板,单相半桥电路并联一个电容。所述储能双向DCDC模块包括开关管VT17、VT18和二极管组成的单相半桥电路,单相半桥电路连接至直流母线,开关管VT17、VT18的中节点和VT18的发射极连接至储能电池11,开关管VT17、VT18的基极连接至第一驱动板。所述整流逆变器模块包括开关管VT1~VT6和二极管组成的三相全桥逆变电路,三相桥臂的中节点均通过电感连接至大电网,整流逆变器模块架接着直流母线与大电网7的PCC连接点上,VT1~VT6的基极连接至第一驱动板。所述交流变频模块3包括开关管VT7~VT12和二极管组成的三相全桥逆变电路,三相桥臂的中节点均通过电感连接至交流负载,交流变频模块架接着直流母线与交流负载之间,开关管VT7至VT12的基极连接至第二驱动板。所述隔离直流可调输出模块包括开关管VT13~VT14和续流二极管与VDT13~VDT14组成的隔离可调直流输出电路,VT13和VT14组成的板桥逆变电路将直流转换为交流输出经过同绕组变压器,在副边采用续流二极管整流输出为直流电压,在采样板采集电压电流后传输给数字处理器模块。
分时双向稳压混合式逆变器的控制方法,包括如下步骤:
步骤一:A/D采样板实时采样测量光伏电池板、储能电池、大电网以及负载的电流、电压参数,传输到数字信号处理器中;
步骤二:数字信号处理器接收、处理测量得到的物理量,判断发电状况和负载的用电状况,根据判断结果选择工作模式并发出控制信号,控制信号由驱动电路转换后控制光伏电池板、储能电池以及大电网供电,工作模式为轮转机制。
所述步骤一具体为:A/D采样板采样光伏电池板的输出电压电流量,传输到数字信号处理器中运行基于扰动占空比的最大功率跟踪算法得出光伏电池板的输出功率;A/D采样板采集储能电池输出电流电压,实时的观测储能电池储电量;采样板在PCC点采集大电网数据,完成并网的DQ控制。
所述轮转机制具体为:
上半周期:光伏电池板最大功率输出,储能电池放电,直流输出与交流输出正常运行,多余电量由整流逆变器模块并网,整流逆变器模块运行在DQ模式下,在此过程中光伏发电与储能电池放电定位为一恒定功率,光伏发电的波动由储能电池补充为一恒定值,在估测光伏发电量的同时,光伏发电量与储能电池的恒定值根据实时的数据,采用卡尔曼滤波算法,智能预测下一阶段的发电量,如果预测恒定值满足负载需求的同时还能够有盈余产生则并网运行;如若预测的恒定值与负载功率差值为负,则将多余的负载由大电网供给电能。
下半周期:光伏电池板最大功率输出,储能电池充电,直流输出与交流输出正常运行,由整流逆变器模块整流输出补充光伏电池板的功率失配,整流逆变器模块运行在整流模式下。
所述步骤一中:A/D采样板的参数采集都采用隔离的方法采集,交流电压电流的采集都是用互感器采集,直流侧电流电压经过运放采集后,经过光耦隔离输出,再经过信号调理传输到数字信号处理器中。
本发明有益效果是:混合式逆变器可以根据实时的发电状况和用电状况,判断模式的选择,稳定直流母线的电压,保证负载的不间断供电。分时双向的工作模式即包含了并网模式的经济效益,也包含了孤岛模式的稳定输出,不间断给负载供电的同时,有效提高对太阳能的利用效率,特别适用于电网不稳定或电网供电成本较高的场合。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明:
图1是本发明的具体实施方式的逆变器电路图。
其中:1、逆变器,2、整流逆变器模块,3、交流变频模块,4、隔离直流可调输出模块,5、光伏MPPT模块,6、储能双向DCDC模块,7、大电网,8、交流负载,9、直流负载,10、光伏电池板,11、储能电池,12、数字信号处理器,13、第一驱动板,14、采样板电路,15、第二驱动板。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述,本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等,作进一步详细的说明,以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
一种混合式逆变器,逆变器输入端口与光伏电池板、蓄电池和大电网相连接。双输出端口具有直流和交流输出功能。逆变器内集成了数字信号处理器。A/D采样板实时采样各端口电压电流等数据并供数字信号处理器调用。数字信号处理器12接受逆变器内部的保护中断信号与采样中断信号,依据中断接受信息判断发电情况,选择工作模式并发出控制信号。数字信号处理器还具有通信端口能够与电脑主机相互通信,实时的将逆变器运行信息主动反馈给电脑。同时外接LED显示器将运行信息等一并在显示屏上显示。
为解决能够根据发电状况和用电状况进行自主调节工作模式的问题,混合式逆变器提出了一套系统的控制方法。依据分时双向原则将时间一分为二,单周期内,半个周期运行一个功率流向,后半个周期运行另外一个功率流向。以保证在大电网突然断电的情况下,加快系统响应速度。A/D采样板采样光伏电池板的输出电压电流量等物理参数,传输到数字信号处理器中运行基于扰动占空比的最大功率跟踪算法得出光伏电池板的输出功率。蓄电池连接双向DC-DC模块,采样板采集蓄电池输出电流电压等物理参考量,实时的观测电池储电量。同时在并网逆变模块中,采样板在PCC点采集大电网数据,传输给数字信号处理器完成并网的DQ控制。直流输出端由隔离降压与可调节降压组成,满足宽范围的输出要求。交流恒压变频输出,既能满足电机的需求也能满足家用电器的需求。包括如下步骤:
步骤一:上半周期,光伏电池板最大功率输出,蓄电池放电,直流输出与交流输出正常运行,多余电量由并网逆变模块并网,并网逆变模块运行在DQ模式下。
步骤二:下半周期,光伏电池板最大功率输出,蓄电池充电,直流输出与交流输出正常运行,由并网逆变模块整流输出补充光伏电池板无法满足的功率失配,并网逆变模块运行在整流模式下。
上述的步骤中存在着数据的采样与计算,得出控制方式的切换。这是依靠模糊控制与专家控制结合的控制算法运行的。
与现有技术相比,本发明的混合式逆变器,逆变器分别与光伏电池、蓄电池以及公共电网相连接,同时具有直流交流输出模块。逆变器内设置有专用于采样、处理的数字信号处理器,采样板实时测量光伏电池、蓄电池、公共电网以及负载的电流、电压等物理量,数字信号处理器接收、处理测量得到的物理量,判断发电状况和负载的用电状况,根据判断结果选择工作模式并发出控制信号,控制信号由驱动电路转换后控制光伏电池、蓄电池以及公共电网供电,从而实现对发电设备和负载的实时监控和控制;同时,数字信号处理器将接收数据和判断结果发送至主控机,以便操作人员在远程进行监控和操作。在程序运行分时双向的模式后,保证了直流母线的电压稳定,和突发的断电情况对直流母线的冲击降低,同时保证电池的储量能够满足应急使用。保证负载的不间断供电。
如图1所示,本发明是一种新型的混合式逆变器,包括光伏MPPT模块5,储能双向DCDC模块6,整流逆变器模块2,隔离直流可调输出模块4,交流变频模块3,其中逆变器1分别与光伏电池板10、储能电池11、大电网7与负载连接。逆变器1内集成用于接收处理信息的数字信号处理器12、采样板电路14、第一驱动板13以及第二驱动板15,采样板电路14采集各模块的电压电流信号传输给数字信号处理器12从而判断发电情况和用电情况,选择工作模式并发出控制信号。
数字信号处理模块12由两块数字处理芯片组成,一块负责整流逆变器模块2、光伏MPPT模块5和储能双向DCDC模块6调制,另外一块控制隔离直流可调输出模块4和交流变频模块3并连接LED显示屏,将运行的详细信息显示其中。
光伏MPPT模块5包括由开关管VT15、VT16和二极管组成的单相半桥电路,单相半桥电路连接至直流母线,单相半桥电路的两个开关管中节点通过一个电感连接至光伏电池板输出,开关管VT16的发射极直接连接至光伏电池板输出。开关管VT15、VT16的基极均连接至第一驱动板,单相半桥电路并联一个电容。
储能双向DCDC模块6包括开关管VT17、VT18和二极管组成的单相半桥电路,电路同光伏MPPT模块5,开关管VT17、VT18的中节点和VT18的发射级连接至储能电池11.开关管VT17、VT18的基极连接至第一驱动板。
整流逆变器模块2包括开关管VT1至VT6和二极管组成的三相全桥逆变电路,三相桥臂的中节点均通过电感连接至大电网7,整流逆变器模块2架接着直流母线与大电网7的PCC连接点上。VT1至VT6的基极连接至第一驱动板。
交流变频模块3包括开关管VT7至VT12和二极管组成的三相全桥逆变电路,电路图同整流逆变器模块2,三相桥臂的中节点均通过电感连接至交流负载,交流变频模块3架接着直流母线与交流负载之间。开关管VT7至VT12的基极连接至第二驱动板。
隔离直流可调输出模块4包括VT13和VT14和续流二极管与VDT13与VDT14组成的隔离可调直流输出电路。VT13/VT14组成的板桥逆变电路将直流转换为交流输出经过同绕组变压器,在副边采用续流二极管整流输出为直流电压。此阶段完成2倍降压的同时完成电气隔离作用。隔离降压输出经过滤波电容后形成稳定的直流电压。在采样板14采集电压电流后传输给数字处理器模块12,经过处理器,根据要求电压得到控制信号调控VDT13/VDT14,满足不同的直流输出。
储能双向DCDC模块6直接连接在直流母线上。
采样板电路14集成了模拟采样与数模转换的功能。
驱动板13采用隔离驱动模式,保护控制芯片。
隔离直流可调输出模块4采用两级隔离降压,宽范围电压输出。
光伏电池板10经过DCDC模块输出高压直流汇集到直流母线上。同时采样光伏电池板10输出电压电流,经过采样板14的信号调理后传输到数字信号处理器12中,产生中断,数字信号处理器12根据采样板14采集的电压电流信号计算出相应的占空比作用到第一驱动板13,直接隔离控制光伏MPPT模块5,将光伏电池板10不稳定电压转化为稳定电压,传输到直流母线上,同时光伏MPPT模块5输出端经过采样板14调理输出电压电流信号,反馈给数字信号处理器12,无论运行模式如何光伏电池板10都处于功率输出状态。储能双向DCDC模块6的运行模式由数字信号处理器12判断,结构上输入输出端都与采样板14相连接,采样必要的电压电流信息,传输到数字信号处理器12后,根据输入输出电压电流信号,产生具体的控制信号,经过第一驱动板13,隔离控制储能双向DCDC模块6,将电池电能相应的转化到直流母线上或者汲取直流母线上的能量给储能电池充电。运行模式的确定根据运行轮转机制自动控制。整流逆变器模块2模块的输入输出电压电流等参数同样经过采样板14传输给数字信号处理器12,经过相应的调制方法决定其控制信号。
A/D采样板14的参数采集都采用隔离的方法采集。交流电压电流的采集都是用互感器采集,直流侧电流电压经过运放采集后,经过光耦隔离输出,再经过信号调理传输到数字信号处理器12中。实现了采样信号互不干扰,参考地不相同,保护电路的同时提高了测量精度,在高频线路上采用双绞线传输的方式,提高了信号的抗干扰性。
以上模块间操作与采样板14传输的数字处理芯片为同一块数字信号处理芯片,同时一对一的,数字信号处理器12中第一块数字处理芯片通过第一驱动板控制模块控制以上模块。第二块数字信号处理器控制负载供电模块的运行机制,并与LED显示模块连接,与第一块也存在通信,实时了解整体运行状态,并显示在LED显示器中。隔离直流可调输出模块4在提供直流宽范围输出的同时隔离保护负载,根据不同负载提供不同的电压设置,用户根据LED显示器与数字信号处理器12传输指令得到指定输出电压电流。满足用户的基本要求。数字信号处理器12在即受到指令后根据预设的经验查表去提供输出,并经过采样板14采样电压电流信号反馈稳定输出。交流变频模块3提供用户交流设备的供电使用,设备可供用户调节工作频率与交流电压值。根据用户通过LED预设的指令去完成相应的控制指令。以上两模块由第二块数字处理芯片控制,同时经过第二驱动板15直接隔离控制隔离直流可调输出模块4和交流变频模块3。保护控制芯片的同时,提高控制性能。经过采样板14采样输入输出电压电流信号,稳定模块输出。整体的逆变器的硬件模块与其运行机制相辅相成,提高了直流母线电压的稳定性,提高了在电网的黑启动模式下的系统的响应速度,以直流母线为中介,与交流母线不同,负载供电无需实时跟踪电网电压,减轻系统运行负担降低系统复杂度,采用轮转机制具体的工作方法如下:
为解决能够根据发电状况和用电状况进行自主调节工作模式的问题,混合式逆变器提出了一套系统的控制方法。依据分时双向原则将时间一分为二,单周期内,半个周期运行一个功率流向,后半个周期运行另外一个功率流向。以保证在大电网突然断电的情况下,加快系统响应速度。A/D采样板采样光伏电池板的输出电压电流量等物理参数,传输到数字信号处理器中运行基于扰动占空比的最大功率跟踪算法得出光伏电池板的输出功率。蓄电池连接双向DC-DC模块,采样板采集蓄电池输出电流电压等物理参考量,实时的观测电池储电量。同时在并网逆变模块中,采样板在PCC点采集大电网数据,传输给数字信号处理器完成并网的DQ控制。直流输出端由隔离降压与可调节降压组成,满足宽范围的输出要求。交流恒压变频输出,既能满足电机的需求也能满足家用电器的需求。包括如下步骤:
上半周期:光伏电池板10最大功率输出,储能电池11放电,隔离直流可调输出4与交流输出正常运行,多余电量由整流逆变器模块2并网,整流逆变器模块2运行在DQ模式下。在此过程中光伏发电与储能电池11放电定位一恒定功率,不影响直流母线的电压稳定性,光伏发电的波动由储能电池11补充为一恒定值,在估测光伏发电量的同时,光伏发电量与储能电池11的恒定值并非一成不变,也根据实时的数据,采用卡尔曼滤波算法,智能预测下一阶段的发电量。如果预测恒定值满足负载需求的同时还能够有盈余产生则并网运行;如若预测的恒定值与负载功率差值为负,则将多余的负载由大电网7供给电能。
下半周期:光伏电池板10最大功率输出,储能电池11充电,直流输出与交流输出正常运行,由整流逆变器模块2整流输出补充光伏电池板10无法满足的功率失配,整流逆变器模块2运行在整流模式下。过程中系统的直流母线的电压稳定依靠并网逆变器的整流模式。
该运行模式下,将时间一分为二,增强了系统的稳定性,提高了系统在突发事件情况下的响应速度,使直流母线上的电压不现极大的波动,稳定直流交流负载在突发情况下的输出电压。
上面对本发明进行了示例性描述,显然本发明具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种分时双向稳压混合式逆变器,其特征在于,逆变器包括整流逆变器模块(2)、交流变频模块(3)、隔离直流可调输出模块(4)、光伏MPPT模块(5)、储能双向DCDC模块(6)、数字信号处理器(12)、A/D采样板(14)、第一驱动板(13)和第二驱动板(15),所述逆变器输入端口与光伏电池板(10)、储能电池(11)和大电网(7)连接,输出端口连接交流负载(8)和直流负载(9),所述整流逆变器模块(2)、交流变频模块(3)、隔离直流可调输出模块(4)、光伏MPPT模块(5)和储能双向DCDC模块(6)均连接至A/D采样板(14),A/D采样板(14)与数字信号处理器(12)电连接,数字信号处理器(12)通过第一驱动板(13)连接至整流逆变器模块(2)、储能双向DCDC模块(6)和光伏MPPT模块(5),数字信号处理器(12)通过第二驱动板(15)连接至交流变频模块(3)和隔离直流可调输出模块(4),储能双向DCDC模块(6)连接在直流母线上,整流逆变器模块架接在直流母线与大电网(7)上;所述第一驱动板(13)和第二驱动板(15)为隔离驱动板;所述隔离直流可调输出模块(4)采用两级隔离降压。
2.根据权利要求1所述的分时双向稳压混合式逆变器,其特征在于,所述光伏MPPT模块(5)包括开关管VT15、VT16和二极管组成的单相半桥电路,单相半桥电路连接至直流母线,单相半桥电路的两个开关管中节点通过一个电感连接至光伏电池板(10)输出,开关管VT16的发射极直接连接至光伏电池板(10)输出,开关管VT15、VT16的基极均连接至第一驱动板(13),单相半桥电路并联一个电容。
3.根据权利要求1所述的分时双向稳压混合式逆变器,其特征在于,所述储能双向DCDC模块(6)包括开关管VT17、VT18和二极管组成的单相半桥电路,单相半桥电路连接至直流母线,开关管VT17、VT18的中节点和VT18的发射极连接至储能电池(11),开关管VT17、VT18的基极连接至第一驱动板(13)。
4.根据权利要求1所述的分时双向稳压混合式逆变器,其特征在于,所述整流逆变器模块(2)包括开关管VT1~VT6和二极管组成的三相全桥逆变电路,三相桥臂的中节点均通过电感连接至大电网(7),整流逆变器模块架接着直流母线与大电网(7)的PCC连接点上,VT1~VT6的基极连接至第一驱动板(13)。
5.根据权利要求1所述的分时双向稳压混合式逆变器,其特征在于,所述交流变频模块(3)包括开关管VT7~VT12和二极管组成的三相全桥逆变电路,三相桥臂的中节点均通过电感连接至交流负载(8),交流变频模块(3)架接着直流母线与交流负载(8)之间,开关管VT7至VT12的基极连接至第二驱动板(15)。
6.根据权利要求1所述的分时双向稳压混合式逆变器,其特征在于,所述隔离直流可调输出模块(4)包括开关管VT13~VT14和续流二极管与VDT13~VDT14组成的隔离可调直流输出电路,VT13和VT14组成的板桥逆变电路将直流转换为交流输出经过同绕组变压器,在副边采用续流二极管整流输出为直流电压,在A/D采样板(14)采集电压电流后传输给数字处理器模块(12)。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的分时双向稳压混合式逆变器的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:A/D采样板(14)实时采样测量光伏电池板(10)、储能电池(11)、大电网(7)以及负载的电流、电压参数,传输到数字信号处理器(12)中;
步骤二:数字信号处理器接收、处理测量得到的物理量,判断发电状况和负载的用电状况,根据判断结果选择工作模式并发出控制信号,控制信号由驱动电路转换后控制光伏电池板(10)、储能电池(11)以及大电网(7)供电,工作模式为轮转机制。
8.根据权利要求7所述的分时双向稳压混合式逆变器的控制方法,其特征在于,所述步骤一具体为:A/D采样板(14)采样光伏电池板(10)的输出电压电流量,传输到数字信号处理器(12)中运行基于扰动占空比的最大功率跟踪算法得出光伏电池板的输出功率;A/D采样板(14)采集储能电池(11)输出电流电压,实时的观测储能电池储电量;A/D采样板在PCC点采集大电网数据,完成并网的DQ控制。
9.根据权利要求7所述的分时双向稳压混合式逆变器的控制方法,其特征在于,所述轮转机制具体为:
上半周期:光伏电池板(10)最大功率输出,储能电池(11)放电,直流输出与交流输出正常运行,多余电量由整流逆变器模块(2)并网,整流逆变器模块(2)运行在DQ模式下,在此过程中光伏发电与储能电池(11)放电定位为一恒定功率,光伏发电的波动由储能电池(11)补充为一恒定值,在估测光伏发电量的同时,光伏发电量与储能电池(11)的恒定值根据实时的数据,采用卡尔曼滤波算法,智能预测下一阶段的发电量,如果预测恒定值满足负载需求的同时还能够有盈余产生则并网运行;如若预测的恒定值与负载功率差值为负,则将多余的负载由大电网(7)供给电能;
下半周期:光伏电池板(10)最大功率输出,储能电池(11)充电,直流输出与交流输出正常运行,由整流逆变器模块(2)整流输出补充光伏电池板(10)的功率失配,整流逆变器模块(2)运行在整流模式下。
10.根据权利要求7所述的分时双向稳压混合式逆变器的控制方法,其特征在于,所述步骤一中:A/D采样板(14)的参数采集都采用隔离的方法采集,交流电压电流的采集都是用互感器采集,直流侧电流电压经过运放采集后,经过光耦隔离输出,再经过信号调理传输到数字信号处理器(12)中。
CN201710025560.6A 2017-01-13 2017-01-13 一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法 Active CN106787111B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710025560.6A CN106787111B (zh) 2017-01-13 2017-01-13 一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710025560.6A CN106787111B (zh) 2017-01-13 2017-01-13 一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106787111A CN106787111A (zh) 2017-05-31
CN106787111B true CN106787111B (zh) 2023-08-04

Family

ID=58945378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710025560.6A Active CN106787111B (zh) 2017-01-13 2017-01-13 一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106787111B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109301857A (zh) * 2017-07-24 2019-02-01 日月元科技(深圳)有限公司 离网并网无缝切换的储能系统
CN108490293A (zh) * 2018-03-23 2018-09-04 天津职业技术师范大学 一种三相逆变器的检测电路及控制方法
CN117148022B (zh) * 2023-10-30 2023-12-26 深圳市三瑞电源有限公司 一种光伏储能逆变器用定时自测试系统及其测试方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1964153A (zh) * 2005-10-31 2007-05-16 通用电气公司 用于控制发电系统的功率流的系统和方法
CN101636901A (zh) * 2006-11-16 2010-01-27 康明斯发电Ip公司 具有多个发电机和/或逆变器的发电系统
CN101841188A (zh) * 2010-02-08 2010-09-22 哈尔滨工业大学 电能回馈式光网混合供电不间断逆变电源
CN102412598A (zh) * 2011-12-12 2012-04-11 辽宁省电力有限公司锦州供电公司 小型智能双向自适应光伏并网发电系统及控制方法
CN102780230A (zh) * 2012-07-09 2012-11-14 中国科学院电工研究所 一种多飞轮储能单元并联的飞轮阵列储能系统
TW201306424A (zh) * 2011-07-26 2013-02-01 Juin-Jia Huang 並網逆變裝置
CN103606958A (zh) * 2013-12-10 2014-02-26 宁波市子华电器有限公司 一种混合式逆变器以及控制方法
CN103762920A (zh) * 2014-01-20 2014-04-30 漳州科华技术有限责任公司 用于发电机的变流器及其发电供电装置
WO2014071459A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-15 Mpower Projects Pty Ltd Grid stability control system and method
CN203617723U (zh) * 2013-12-10 2014-05-28 宁波市子华电器有限公司 一种混合式逆变器
CN104065157A (zh) * 2014-06-09 2014-09-24 深圳微网能源管理系统实验室有限公司 一种改进供电可靠性的不间断电源
CN204905888U (zh) * 2015-07-07 2015-12-23 国家电网公司 一种孤岛模式下的混合多电平光伏逆变器发电装置
CN205070576U (zh) * 2015-10-21 2016-03-02 上海正泰电源系统有限公司 混合式的电路拓扑结构

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1964153A (zh) * 2005-10-31 2007-05-16 通用电气公司 用于控制发电系统的功率流的系统和方法
CN101636901A (zh) * 2006-11-16 2010-01-27 康明斯发电Ip公司 具有多个发电机和/或逆变器的发电系统
CN101841188A (zh) * 2010-02-08 2010-09-22 哈尔滨工业大学 电能回馈式光网混合供电不间断逆变电源
TW201306424A (zh) * 2011-07-26 2013-02-01 Juin-Jia Huang 並網逆變裝置
CN102412598A (zh) * 2011-12-12 2012-04-11 辽宁省电力有限公司锦州供电公司 小型智能双向自适应光伏并网发电系统及控制方法
CN102780230A (zh) * 2012-07-09 2012-11-14 中国科学院电工研究所 一种多飞轮储能单元并联的飞轮阵列储能系统
WO2014071459A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-15 Mpower Projects Pty Ltd Grid stability control system and method
CN103606958A (zh) * 2013-12-10 2014-02-26 宁波市子华电器有限公司 一种混合式逆变器以及控制方法
CN203617723U (zh) * 2013-12-10 2014-05-28 宁波市子华电器有限公司 一种混合式逆变器
CN103762920A (zh) * 2014-01-20 2014-04-30 漳州科华技术有限责任公司 用于发电机的变流器及其发电供电装置
CN104065157A (zh) * 2014-06-09 2014-09-24 深圳微网能源管理系统实验室有限公司 一种改进供电可靠性的不间断电源
CN204905888U (zh) * 2015-07-07 2015-12-23 国家电网公司 一种孤岛模式下的混合多电平光伏逆变器发电装置
CN205070576U (zh) * 2015-10-21 2016-03-02 上海正泰电源系统有限公司 混合式的电路拓扑结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
袁建华 等.交直流型微电网中光伏逆变器并联控制策略.《电网技术》.2012,全文. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106787111A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9409487B2 (en) Electric automobile PWM rectification and converting voltage/current pulse charging system
CN108155638B (zh) 直流微电网的控制设备及控制方法、直流微电网系统
CN105515033A (zh) 一种光储微电网系统的功率协调控制方法
CN103501006A (zh) 微电网集中控制方法
CN104600719B (zh) 一种光伏发电系统并网接入综合无功补偿控制系统及方法
WO2012144358A1 (ja) 電力供給装置、電力供給装置の制御方法、および直流給電システム
CN209805420U (zh) 一种高兼容性楼宇直流配电系统
CN106787111B (zh) 一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法
CN114465291A (zh) 基于能源云互联的大型分布式柔性风光储充放市电交直流混用系统及控制系统
CN106230063A (zh) 一种直流充电装置、系统及充电方法
CN217824288U (zh) 一种具有储能装置的光伏离并网系统
CN104682443A (zh) 一种基于光伏发电功能的v2g系统
CN115395542A (zh) 一种储能变流器柜及储能系统
CN109980652B (zh) 一种基于交直流混合供电技术的电压暂降治理设备
CN103427729A (zh) 基于直流母线的抽油机井群控系统
CN103166310B (zh) 一种内设供电模块的开关柜及其工作方法
CN114156862A (zh) 一种抽油机光储直流微电网技术
CN204231007U (zh) 空调器和空调器的供电系统
CN201181854Y (zh) 光伏户电电源装置
CN104283302A (zh) 空调器和空调器的供电系统
CN202024430U (zh) 太阳能空气调节器
CN202679286U (zh) 基于直流母线的抽油机井群控系统
CN202474934U (zh) 以升压整流为充电保障的中压应急电源
CN105186585A (zh) 一种多源智能微网在多模式下的能量协调系统
CN219875099U (zh) 一种交直流混合微网

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant