CN106787148B - 一种光伏储能逆变器辅助开关电源系统 - Google Patents

一种光伏储能逆变器辅助开关电源系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏储能逆变器辅助开关电源系统，包括第一隔离电源、第二隔离电源、DSP控制器、整流滤波模块、继电器K1、防反二极管D1和D2，辅助开关电源有光伏、蓄电池和电网三个供电电源，若没有其中任何一个或两个电源，辅助电源都可以正常工作，同时辅助电源内有两个隔离电源，其中任何一个出现故障，辅助电源也可以正常工作，同时，第一隔离电源和第二隔离电源输出并联，DSP控制器可以根据外界电源情况，合理选择其中一个隔离电源工作，降低辅助电源损耗。

Description

一种光伏储能逆变器辅助开关电源系统
技术领域
本发明属于光伏储能逆变器技术领域，涉及一种辅助开关电源系统，具体是一种光伏储能逆变器辅助开关电源系统。
背景技术
光伏储能逆变器是一种具有多源输入或多源输出的能量变换系统，系统中有蓄电池、光伏组件和电网三种类型的电源，同时系统会存在在某一时刻只有一种电源或任意两种电源或三种电源的情况，为了确保系统在只有任意一种类型电源存在的情况下任然可以启动工作，特此发明此种辅助电源，此种辅助电源可以在只有任意一种类型电源存在的情况下工作，为整个控制电路提供电源，同时，此辅助开关电源可以主动选择供电电源类型，以降低辅助开关电源的损耗，提高效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有多电源输入和多电源输出的光伏储能逆变器辅助开关电源系统，为光伏储能逆变器提供可靠稳定的供电解决方案。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种光伏储能逆变器辅助开关电源系统，包括电网电源、光伏电源和蓄电池电源三个电源输入端、主控制单元以及输出端Vo1、输出端Vo2和输出端Vo3三个电源输出端；
所述主控制单元包括第一隔离电源、第二隔离电源、DSP控制器、整流滤波模块、继电器K1、防反二极管D1以及防反二极管D2；
所述光伏电源连接防反二极管D1，所述电网电源经过继电器K1和整流滤波模块连接防反二极管D2，所述防反二极管D1与防反二极管D2并联后接入第一隔离电源，所述蓄电池电源直接连接第二隔离电源；
所述第一隔离电源和第二隔离电源并联后连接输出端Vo1、输出端Vo2和输出端Vo3；
所述DSP控制器分别与蓄电池电源、光伏电源以及电网电源电连接，并与第一隔离电源、第二隔离电源以及继电器K1通信连接，用与实时检测蓄电池电源、光伏电源以及电网电源的电压，并根据所检测的电压情况，控制协调继电器K1、第一隔离电源和第二隔离电源的工作状态。
进一步地，所述DSP控制器包括电网电压检测模块、蓄电池电压检测模块、光伏电压检测模块以及隔离电源选择控制模块；
所述电网电压检测模块、蓄电池电压检测模块以及光伏电压检测模块分别用于检测电网电源、蓄电池电源以及光伏电源的电压，并输出到隔离电源选择控制模块；
所述隔离电源选择控制模块根据所检测的电压情况，分别控制继电器K1的通断、第一隔离电源的启停和第二隔离电源的启停。
进一步地，所述整流滤波模块采用整流滤波电路，用于将交流电经整流滤波后转换为直流电。
进一步地，所述第一隔离电源和第二隔离电源均具有三路电源输出接口，所述第一隔离电源和第二隔离电源中电压值相等的电源输出接口相互并联，分别接入输出端Vo1、输出端Vo2和输出端Vo3。
进一步地，所述继电器K1为常闭触电继电器。
本发明的有益效果：本发明提供的光伏储能逆变器辅助开关电源在光伏组件、蓄电池和电网三种类型电源中的任意一种类型电源存在，辅助开关电源可以正常工作，同时，第一隔离电源和第二隔离电源输出并联，DSP控制器可以根据外界电源情况，合理选择其中一个隔离电源工作，降低辅助电源损耗。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明的系统原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种光伏储能逆变器辅助开关电源系统，包括电网电源、光伏电源和蓄电池电源三个电源输入端、主控制单元以及输出端Vo1、输出端Vo2和输出端Vo3三个电源输出端，三个电源输入端用于接入电源，三个电源输出端用于为整个光伏储能逆变器的控制电路供电。
主控制单元包括第一隔离电源、第二隔离电源、DSP控制器、整流滤波模块、继电器K1、防反二极管D1以及防反二极管D2。
光伏电源接入光伏储能逆变器母线后连接防反二极管D1，电网电源经过继电器K1和整流滤波模块连接防反二极管D2，防反二极管D1与防反二极管D2并联后接入第一隔离电源；蓄电池电源直接连接第二隔离电源。
整流滤波模块采用整流滤波电路，用于将交流电经整流滤波后转换为直流电；防反二极管D1和防反二极管D2，用于防止电网电源经过整流滤波后流入光伏储能逆变器母线支路电路，同时防止光伏电源和蓄电池电源流入电网电源整流支路电路。电网电源的交流电通过整流滤波后转换为直流电，直流电再通过防反二极管D2与连接光伏储能逆变器母线的防反二极管D1并联后接入第一隔离电源。蓄电池电源的直流电直接接入第二隔离电源。
第一隔离电源和第二隔离电源均具有三路电源输出接口，第一隔离电源和第二隔离电源中电压值相等的电源输出接口相互并联，分别接入输出端Vo1、输出端Vo2和输出端Vo3，通过将第一隔离电源和第二隔离电源的三路电压输出并联，提高可靠性。
DSP控制器分别与蓄电池电源、光伏电源以及电网电源电连接，并与第一隔离电源、第二隔离电源以及继电器K1通信连接，用与实时检测蓄电池电源、光伏电源以及电网电源的电压，并根据所检测的电压情况，控制协调继电器K1、第一隔离电源和第二隔离电源的工作状态。
DSP控制器包括电网电压检测模块、蓄电池电压检测模块、光伏电压检测模块以及隔离电源选择控制模块。
电网电压检测模块、蓄电池电压检测模块以及光伏电压检测模块均采用电压采样检测电路，分别检测电网电源、蓄电池电源以及光伏电源的电压，并输出到隔离电源选择控制模块；隔离电源选择控制模块采用电源选择控制电路，根据所检测的电压情况，输出三路IO控制信号，分别控制继电器K1的通断、第一隔离电源的启停和第二隔离电源的启停。
本发明中有三种类型电源，分别为光伏电源、蓄电池电源和电网电源，通过DSP控制器上的电压采样检测电路和电源选择控制电路，保证只有一种类型电源为辅助电源供电，提高效率；辅助开关电源优先从光伏电源取电，其次是电网电源，最后是蓄电池电源，最大化利用光伏电源能量，提升效率。
本发明中只要有任意一种类型电源存在，辅助电源都可以工作，为光伏储能逆变器控制电路供电。比如，情况一：夜晚电网停电，只有蓄电池有电，则蓄电池可以为辅助电源提供电源，使得光伏储能逆变器工作在离网状态；情况二：电网有电，光伏组件没有电，并且蓄电池欠压，则电网可以为辅助电源提供电源，使得光伏储能逆变器工作在整流充电状态，给蓄电池充电；情况三：电网停电，光伏组件有电，并且蓄电池欠压，则光伏组件可以为辅助开关电源提供电源，使得光伏储能逆变器工作在离网充电状态，给蓄电池充电，增加蓄电池寿命。
辅助开关电源系统根据光伏储能逆变器的电源情况，其控制方法如下:其中，第一隔离电源和第二隔离电源的初始默认状态为启动，继电器K1为常闭继电器。
(1)光伏储能逆变器只有蓄电池电源，且蓄电池电压满足第二隔离电源的启动电压，第二隔离电源启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统只有蓄电池电源，DSP控制器发出继电器K1关断和第一隔离电源关断控制信号。
(2)光伏储能逆变器只有光伏电源，光伏电源向光伏储能逆变器母线供电，当母线电压满足第一隔离电源启动电压时，第一隔离电源启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统只有光伏电源，DSP控制器发出继电器K1关断和第二隔离电源关断控制信号。
(3)光伏储能逆变器只有电网电源，电网电源的交流电经过整流滤波后向第一隔离电源供电，第一隔离电源启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统只有电网电源，DSP控制器发出第二隔离电源关断控制信号。
(4)光伏储能逆变器系统只有光伏电源和蓄电池电源，光伏电源电压和蓄电池电压分别满足第一隔离电源和第二隔离电源的启动电压，第一隔离电源和第二隔离电源都启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统有光伏电源和蓄电池电源，DSP控制器发出继电器K1关断和第二隔离电源关断控制信号，辅助开关电源只从光伏电源取电，不从蓄电池电源取电，节约蓄电池电量；若工作过程中光伏电源电压突然降低至第一隔离电源最低工作电压点，则DSP控制器向第二隔离电源发出开通控制信号。
(5)光伏储能逆变器只有光伏电源和电网电源，第一隔离电源启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统有光伏电源和电网电源，且光伏电源电压满足第一隔离电源最低启动工作电压，DSP控制器发出继电器K1关断和第二隔离电源关断控制信号，辅助开关电源只从光伏电源取电。
(6)光伏储能逆变器只有电网电源和蓄电池电源，电网电压和蓄电池电压分别满足第一隔离电源和第二隔离电源的启动电压，第一隔离电源和第二隔离电源都启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统有电网电源和蓄电池电源，DSP控制器发出第二隔离电源关断控制信号，辅助开关电源只从电网电源取电，不从蓄电池取电，节约蓄电池电量；若工作过程电网突然停电，则DSP控制器向第二隔离电源发出开通控制信号。
(7)光伏储能逆变器同时有光伏电源、电网电源和蓄电池电源，光伏电源电压和蓄电池电压分别满足第一隔离电源和第二隔离电源的启动电压，第一隔离电源和第二隔离电源都启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统有光伏电源、电网电源和蓄电池电源，DSP控制器发出继电器K1关断和第二隔离电源关断控制信号，辅助开关电源只从光伏电源取电。
本发明提供的光伏储能逆变器辅助开关电源在光伏组件、蓄电池和电网三种类型电源中的任意一种类型电源存在，辅助开关电源可以正常工作，同时，第一隔离电源和第二隔离电源输出并联，DSP控制器可以根据外界电源情况，合理选择其中一个隔离电源工作，降低辅助电源损耗。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种光伏储能逆变器辅助开关电源系统，其特征在于：包括电网电源、光伏电源和蓄电池电源三个电源输入端、主控制单元以及输出端Vo1、输出端Vo2和输出端Vo3三个电源输出端；
所述主控制单元包括第一隔离电源、第二隔离电源、DSP控制器、整流滤波模块、继电器K1、防反二极管D1以及防反二极管D2；
所述光伏电源连接防反二极管D1，所述电网电源经过继电器K1和整流滤波模块连接防反二极管D2，所述防反二极管D1与防反二极管D2并联后接入第一隔离电源，所述蓄电池电源直接连接第二隔离电源；
所述第一隔离电源和第二隔离电源并联后连接输出端Vo1、输出端Vo2和输出端Vo3；
所述DSP控制器分别与蓄电池电源、光伏电源以及电网电源电连接，并与第一隔离电源、第二隔离电源以及继电器K1通信连接，用于实时检测蓄电池电源、光伏电源以及电网电源的电压，并根据所检测的电压情况，控制协调继电器K1、第一隔离电源和第二隔离电源的工作状态；
辅助开关电源系统控制方法如下:其中，第一隔离电源和第二隔离电源的初始默认状态为启动，继电器K1为常闭继电器；
(1)光伏储能逆变器只有蓄电池电源，且蓄电池电压满足第二隔离电源的启动电压，第二隔离电源启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统只有蓄电池电源，DSP控制器发出继电器K1关断和第一隔离电源关断控制信号；
(2)光伏储能逆变器只有光伏电源，光伏电源向光伏储能逆变器母线供电，当母线电压满足第一隔离电源启动电压时，第一隔离电源启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统只有光伏电源，DSP控制器发出继电器K1关断和第二隔离电源关断控制信号；
(3)光伏储能逆变器只有电网电源，电网电源的交流电经过整流滤波后向第一隔离电源供电，第一隔离电源启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统只有电网电源，DSP控制器发出第二隔离电源关断控制信号；
(4)光伏储能逆变器系统只有光伏电源和蓄电池电源，光伏电源电压和蓄电池电压分别满足第一隔离电源和第二隔离电源的启动电压，第一隔离电源和第二隔离电源都启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统有光伏电源和蓄电池电源，DSP控制器发出继电器K1关断和第二隔离电源关断控制信号，辅助开关电源只从光伏电源取电，不从蓄电池电源取电；若工作过程中光伏电源电压突然降低至第一隔离电源最低工作电压点，则DSP控制器向第二隔离电源发出开通控制信号；
(5)光伏储能逆变器只有光伏电源和电网电源，第一隔离电源启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统有光伏电源和电网电源，且光伏电源电压满足第一隔离电源最低启动工作电压，DSP控制器发出继电器K1关断和第二隔离电源关断控制信号，辅助开关电源只从光伏电源取电；
(6)光伏储能逆变器只有电网电源和蓄电池电源，电网电压和蓄电池电压分别满足第一隔离电源和第二隔离电源的启动电压，第一隔离电源和第二隔离电源都启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统有电网电源和蓄电池电源，DSP控制器发出第二隔离电源关断控制信号，辅助开关电源只从电网电源取电，不从蓄电池取电；若工作过程电网突然停电，则DSP控制器向第二隔离电源发出开通控制信号；
(7)光伏储能逆变器同时有光伏电源、电网电源和蓄电池电源，光伏电源电压和蓄电池电压分别满足第一隔离电源和第二隔离电源的启动电压，第一隔离电源和第二隔离电源都启动工作，辅助开关电源正常工作，DSP控制器检测到系统有光伏电源、电网电源和蓄电池电源，DSP控制器发出继电器K1关断和第二隔离电源关断控制信号，辅助开关电源只从光伏电源取电。
2.根据权利要求1所述的一种光伏储能逆变器辅助开关电源系统，其特征在于：所述DSP控制器包括电网电压检测模块、蓄电池电压检测模块、光伏电压检测模块以及隔离电源选择控制模块；
所述电网电压检测模块、蓄电池电压检测模块以及光伏电压检测模块分别用于检测电网电源、蓄电池电源以及光伏电源的电压，并输出到隔离电源选择控制模块；
所述隔离电源选择控制模块根据所检测的电压情况，分别控制继电器K1的通断、第一隔离电源的启停和第二隔离电源的启停。
3.根据权利要求1所述的一种光伏储能逆变器辅助开关电源系统，其特征在于：所述整流滤波模块采用整流滤波电路，用于将交流电经整流滤波后转换为直流电。
4.根据权利要求1所述的一种光伏储能逆变器辅助开关电源系统，其特征在于：所述第一隔离电源和第二隔离电源均具有三路电源输出接口，所述第一隔离电源和第二隔离电源中电压值相等的电源输出接口相互并联，分别接入输出端Vo1、输出端Vo2和输出端Vo3。
5.根据权利要求1所述的一种光伏储能逆变器辅助开关电源系统，其特征在于：所述继电器K1为常闭触电继电器。
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