CN108616135B - 分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置及方法，防逆流装置由并联在负载侧的三相整流电路、双向DC‑DC变换电路、储能电池和微处理器构成；三相整流电路的进线端与光伏逆变器出线端连接，其出线端依次与双向DC‑DC电路、储能电池连接构成不平衡电流的充电主回路；三相整流电路的出线端同时与逆变器的进线端通过接触器开关连接，形成电池放电回路。微处理器通过驱动三相整流电路、接触器开关以及DC‑DC电路开关管实现对电池的充放电控制。该系统将分布式光伏发电与电池储能系统相结合，通过在负载侧并联储能系统，解决用户侧三相负载不平衡引起的电流逆流电网问题的同时，有效的保障系统的安全、稳定、经济运行。
Description
技术领域
本发明属于分布式光伏电站技术领域，具体涉及一种适用于分布式光伏电站在用户侧三相负载不平衡条件下的基于电池储能的逆流防止装置及控制方法。
背景技术
分布式光伏发电是由多个光伏组件经适当的串并联连接组成的光伏阵列、汇流箱以及逆变器构成，它是一种具有广阔发展空间的新能源发电技术，能够将太阳能转换为电能供负载使用。分布式光伏发电以用户侧自发自用、多余电量上网的方式运行，它提倡就近发电、就近并网、就近转换、就近使用的原则。由于光伏发电输出功率的不可预测和波动性，使其常采用最大功率点跟踪技术产生最大光伏输出功率并入电网，光伏发电供低压用户使用时，并没有考虑到负载的实际能耗情况，并网时当负载功率小于光伏发电功率或者三相负载中某相的负载功率小于光伏发电功率时，会导致光伏发电系统向电网回送能量，出现逆流现象。
低压用户供电网络一般是三相生产用电与单相负载混合用电，在实际运行过程中单相用户的不可控增容、单相负载用电的不同时性以及大功率单相负载的接入均会导致三相负载的不平衡。对于三相负载不平衡问题，大多数的研究都是通过加装补偿装置对其不平衡分量进行补偿，由于负载是由用户的用电实际情况决定的，不平衡负载是始终存在的，补偿装置只能从某种程度上保证并网的电网侧电压电流处于平衡状态。由于分布式光伏发电的逆变器以最大功率输出强制平衡的三相电，当用户侧出现负载不平衡时，会导致负载侧某一相或两相电流逆流回电网产生能量损耗，同时对系统的安全稳定运行造成影响。
基于以上思考，通过在负载侧并联储能装置对三相负载不平衡引起的逆流现象进行有效的抑制，通常，储能装置包括电池组、DC-DC转换器、充放电控制电路等。在负载侧使用可控硅整流电路连接储能装置实现对不平衡电流的动态存储控制，增加了系统控制的灵活性；储能装置作为能量的缓存站，实现各相的功率流动，从而达到平衡各相电流的目的，在改善系统运行性能的同时，提高系统整体可利用性。针对负载不平衡问题，如何能够防止逆流对系统造成不利影响的同时，最大限度的利用光伏能量，保障光伏发电系统的安全、稳定、经济运行，是现在急需解决的问题。
发明内容
为了解决用户侧三相负载不平衡引起的电流逆流电网造成的不利影响，本发明提出一种分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置及方法，利用可控器件与储能装置相结合的方式，将其并联在负载侧，实现对三相不平衡负载引起的不平衡电流的动态调节，有效的避免了因三相负载不平衡引起的负载侧某一相或两相电流逆流电网造成的能量损失等不利影响。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置，包括与分布式光伏电站负载侧并联的三相整流电路、双向DC-DC变换电路、储能电池和微处理器；所述分布式光伏电站保持最大功率输出，经逆变器强制输出三相平衡交流电供低压用户负载使用；所述三相整流电路的出线端依次与双向DC-DC电路、储能电池连接构成不平衡电流的充电主回路；三相整流电路的出线端同时与逆变器的进线端通过接触器开关连接，形成电池放电回路；所述的微处理器与检测模块连接，通过处理检测模块检测到的相关信息，驱动三相整流电路、接触器开关以及DC-DC电路的开关管实现对储能装置的充放电控制。
所述三相整流电路由六个晶闸管构成，其中晶闸管VT1与晶闸管VT4、晶闸管VT3与晶闸管VT6及晶闸管VT5与晶闸管VT2分别构成三组上下桥臂，同一半桥的上下两个臂交替导电。
所述双向DC-DC电路由BUCK电路和BOOST电路反并联而成。
所述电池储能单元是镍氢蓄电池、锂离子蓄电池或燃料电池。
所述检测电路连接逆变器的输出端用于检测逆变器输出的三相平衡电流，检测电路连接负载的输入端用于检测负载侧的三相不平衡电流，检测电路连接储能电池用于检测其端电压。
所述微处理器与人机界面连接，或者通过通信电路与远程监控系统连接。
一种分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置的控制方法，包括如下步骤：
微处理器通过检测电路，分别检测逆变器输出侧电流值以及负载侧的三相电流值，并在微处理器内部对其差值进行计算分析，具体分别将三相差值与零比较，根据比较结果并结合检测到的储能电池端电压大小控制相应的开关器件实现对储能电池的充放电控制：
当逆变器输出侧电流值与负载侧三相电流的差值存在大于零的情况，则负载侧三相中存在需要存储的多余相电能，经过在微处理器内部分析对比，得到不同参数条件下的工作状态，控制相应的晶闸管导通以及DC-DC电路的开关管使其工作在降压状态，完成多余相电量的存储，即对储能电池进行充电控制；
当检测到逆变器输出侧电流值与负载侧三相电流的差值不存在任何一相大于零的情况，则光伏发电不足以供负载使用，此时微处理器控制接触器开关以及DC-DC电路的开关管使其工作在升压状态，实现储能电池的放电控制，补充光伏发电的不足，若电池放电仍不能满足负载需求，则不足电能可由电网供给。
作为本发明的进一步改进，储能电池的充电控制，具体为：
当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’的差值ij中存在大于零的情况，即存在ij>0，则负载侧三相中存在需要存储的多余电能；当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’的差值ij中存在三相均大于零的情况，即ia>0，ib>0且ic>0，则负载侧三相电均有剩余，此时晶闸管整流电路需要完成多余三相电的整流，微处理器以逆变器输出侧电流与负载侧三相电流差值最大的一相为准控制相应的晶闸管的开通完成各相多余电量的整流与存储；
当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’的差值ij中只存在两相大于零的情况，即ia>0，ib>0且ic≦0、ia>0，ic>0且ib≦0或者ib>0，ic>0且ia≦0，说明负载侧有两相电能有剩余，微处理器以逆变器输出侧电流与负载侧三相电流差值最大的一相为准控制另一多余相对应的晶闸管开通完成多余相电量的整流与存储；
当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’的差值ij中只存在一相大于零的情况，即ia>0，ib≦0且ic≦0、ib>0，ia≦0且ic≦0或者ic>0，ia≦0且ib≦0，则负载侧只有一相电能有剩余，微处理器通过控制该多余相电流相应的晶闸管导通，其余相对应的晶闸管配合该多余相的晶闸管完成多余相电能的整流与存储；
同时微处理器实时检测储能电池的端电压Uc，当检测到电池的端电压在允许的充电范围内，微处理器控制相应的开关管使DC-DC电路工作在降压充电状态；当微处理器检测到电池的端电压Uc超出其允许的最大充电电压Umax，则停止充电。
作为本发明的进一步改进，储能电池的放电控制，具体为：
当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’的差值ij不存在任何一相大于零的情况，即ia≦0，ib≦0且ic≦0，则光伏发电不足以供负载使用，此时微处理器控制接触器开关以及DC-DC电路相应开关管使其工作在升压放电状态，实现对储能电池的放电控制，补充光伏发电的不足；同时微处理器实时检测储能电池的端电压Uc，当检测到电池的端电压低于其允许的最小放电电压Umin，则停止放电；若电池放电仍不能满足负载需求，则不足电能可由电网供给。
作为本发明的进一步改进，还包括微处理器实时检测储能电池端电压值的步骤，在电池充电过程中，微处理器根据实时检测到的端电压，判断是否超出其允许充电的最大电压，若超出，则停止充电；在电池放电过程中，微处理器根据实时检测到电池的端电压，判断是否低于其允许放电的最小电压，若低于，则停止放电。
通过以上技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明的分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置，利用可控器件与储能装置相结合的方式，将其并联在负载侧，实现对三相不平衡负载引起的不平衡电流的动态调节，有效解决了三相负载不平衡引起的负载侧某一相或两相电流逆流电网造成的能量损失等不利影响；通过对逆变器输出电流、负载侧三相电流以及电池端电压进行检测，将检测信号传输至微处理器，经过微处理器的控制算法从而输出相应的触发脉冲实现不平衡相电流的存储，解决了负载不平衡条件下，负载侧某一相或两相电流逆流回电网对系统安全稳定运行造成的不良影响，同时避免了不平衡相能量的损耗。该系统巧妙的将分布式光伏电站与电池储能系统相结合，通过控制三相整流电路相应晶闸管导通、接触器开关以及开关管的通断实现储能装置的充放电控制。同时在三相负载平衡条件下也能够有效的将光伏多余的发电量及时存储，在夜间或阴天光伏发电不足时释放供负载使用，以缓解电网供电压力。在解决用户侧三相负载不平衡引起逆流问题的同时，有效的保障系统的安全、稳定、经济运行。
进一步，逆变器内集成平衡变压器，能够强制输出三相平衡电供低压用户负载使用。
进一步，微处理器通过控制相应晶闸管导通并配合DC-DC电路相应开关管使其工作在降压状态，实现对负载三相不平衡电流的充电控制；通过控制接触器开关并配合DC-DC电路相应开关管使其工作在升压状态，实现储能装置的放电控制。
本发明的控制方法利用霍尔电流传感器设计相应的电流检测电路，分别检测逆变器输出侧的平衡电流值以及负载侧的三相电流值，并将相应电流信号送至微处理器；所述微处理器分别将逆变器输出侧电流与负载侧三相电流做差计算，并将差值与零值进行比较，根据比较结果并结合检测到的电池端电压大小控制三相整流电路相应的晶闸管或者接触器开关实现储能电池的充放电控制。
附图说明
图1是采用本发明方法的系统整体结构图；
图2是采用本发明方法的逆流防止装置的储能电池充放电控制电路图；
图3是采用本发明方法的微处理器控制系统原理图；
图4是采用本发明方法在不平衡负载条件下的储能电池充放电控制流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的工作原理、技术方案更加清楚直观，下面结合附图对本发明优选实施例作详细说明。显然的，所描述的具体实例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
本发明实例提供一种分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置，系统整体结构框图如图1所示，由于负载不平衡始终存在，在负载侧将可控器件与储能系统结合组成防逆流装置。该装置包括与分布式光伏电站用户负载侧并联的三相整流电路、双向DC-DC变换电路、储能电池和微处理器；所述分布式光伏电站发出的直流电由升压变换器保持最大功率输出后经汇流箱汇总后进入直流配电柜，直流配电柜经逆变器得到三相平衡交流电供负载使用；同时逆变器与三相可控硅整流电路连接，所述三相整流电路的出线端依次与双向DC-DC电路、储能电池连接构成不平衡电流的充电主回路；三相整流电路的出线端同时与逆变器的进线端通过接触器开关连接，形成电池放电回路；所述双向DC-DC电路由BUCK电路和BOOST电路反并联而成，通过控制开关管的通断并结合整流电路实现对储能电池的充放电模式控制；所述的微处理器与检测模块连接驱动三相整流电路、接触器开关以及DC-DC电路的开关管实现对储能装置的充放电控制。
所述逆变器内集成平衡变压器，能够强制输出三相平衡电供低压用户负载使用。同时逆变器的输出端与三相整流电路连接后通过双向DC-DC电路与储能电池连接，构成储能电池的充电主回路；逆变器的输入端通过接触器开关与储能装置连接，构成储能电池的放电回路。
所述储能装置包括双向DC-DC变换电路以及储能电池单元，所述储能电池单元可以是镍氢蓄电池、锂离子蓄电池、燃料电池等储能系统。
针对三相不平衡负载设计的基于电池储能的防逆流装置，其充放电控制电路图如图2所示，逆变器输出端与三相整流电路连接，所述三相整流电路的出线端依次与双向DC-DC电路、储能电池单元连接形成不平衡电流的充电主回路；三相整流电路的出线端同时与逆变器的进线端通过接触器开关连接，形成储能电池单元的放电回路。
所述三相整流电路使用晶闸管器件并配合DC-DC变换电路的开关管即可实现负载侧相应相的储能控制。三相整流电路使用晶闸管，共构成六个桥臂，其中晶闸管VT1与VT4、晶闸管VT3与VT6及晶闸管VT5与VT2分别构成三组上下桥臂，同一半桥的上下两个臂交替导电。所述三相整流电路使用晶闸管器件，通过微处理器控制相应晶闸管导通实现对负载多余相的储能控制。
所述双向DC-DC电路由BUCK电路和BOOST电路反并联而成，通过控制开关管的通断并结合整流电路实现对储能电池的充放电模式控制。
所述检测电路连接逆变器的输出端检测逆变器输出的三相平衡电流，连接负载的输入端分别检测负载侧的三相不平衡电流，连接储能电池检测其端电压等；所述检测模块主要依靠微处理器通过电压电流传感器设计相应的检测电路来实现相关检测功能。
所述微处理器实时检测逆变器输出的三相平衡电流i、负载侧的三相不平衡电流ij’(j＝a,b,c)以及储能电池的端电压Uc，通过对逆变器的输出电流与负载侧三相电流做差计算，并将差值结果与零值对比分析，根据比较结果并结合检测到的电池端电压大小控制相应晶闸管以及开关管的导通实现负载侧多余相电能的储能充电控制，或者控制接触器闭合实现储能装置补充光伏发电不足的放电控制。具体控制系统的工作原理如图3所示。
所述分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置，通过在负载侧并联可控器件以及储能装置以解决负载不平衡电流问题，针对该系统的储能装置充放电控制实现流程如图4所示，根据实时检测到的参数信息，如逆变器输出电流值、三相负载电流值，经过在微处理器内部分析对比，得到不同参数条件下储能装置的充放电控制状态。
所述微处理器通过检测到的参数信息，实现储能装置对负载不平衡电流的充电控制，具体为：微处理器实时检测相关参数，当检测到逆变器输出侧电流值与负载侧三相电流的差值中存在大于零的情况，说明负载侧三相中存在需要存储的多余电能。当检测到逆变器输出侧电流值与负载侧三相电流的差值中存在三相均大于零的情况，说明负载侧三相电均有剩余，此时晶闸管整流电路需要完成多余三相电的整流，微处理器以逆变器输出侧电流与负载侧三相电流差值最大的一相为准控制相应的晶闸管的开通完成各相多余电量的整流与存储；当检测到逆变器输出侧电流值与负载侧三相电流的差值中只存在两相大于零的情况，说明负载侧有两相电能有剩余，微处理器以逆变器输出侧电流与负载侧三相电流差值最大的一相为准控制另一多余相对应的晶闸管的开通完成多余相电量的整流与存储；当检测到逆变器输出侧电流值与负载侧三相电流的差值中只存在一相大于零的情况，说明负载侧只有一相电能有剩余，微处理器通过控制该多余相电流相应的晶闸管导通，其余相对应的晶闸管配合该多余相的晶闸管完成多余相电能的整流与存储。同时微处理器实时检测储能电池的端电压，当检测到电池的端电压在允许的充电范围内，微处理器控制相应的开关管使DC-DC电路工作在BUCK降压充电状态；当微处理器检测到电池的端电压超出其允许的最大充电电压，则停止充电。
所述微处理器通过检测到的参数信息，实现在光伏发电不足时储能装置的放电控制，具体为：微处理器实时检测相关参数，当检测到逆变器输出侧电流值与负载侧三相电流的差值不存在任何一相大于零的情况，说明光伏发电不足以供负载使用，此时微处理器控制接触器开关配合DC-DC电路相应开关管使其工作在BOOST状态实现储能装置的放电控制，补充光伏发电的不足；同时微处理器实时检测储能电池的端电压，当检测到电池的端电压低于其允许的最小放电电压，则停止放电；若电池放电仍不能满足负载需求，则不足电能可由电网供给。
所述微处理器既可以通过人机界面实现信息交互，可以实时检测系统相关参数，手动或自动的调节相应器件的开断实现储能电池单元的充放电控制；也能够依靠通信电路实现数据状态信息的实时上传，实现远程监控。
本发明实例提供一种分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置的控制方法，该方法为：利用霍尔电流传感器设计相应的电流检测电路，分别检测逆变器输出侧平衡电流值i以及负载侧的三相电流值ij’(j＝a,b,c)，并将相应电流信号送至微处理器；所述微处理器内部进行不平衡电流分析，具体对逆变器输出侧电流分别为三相负载电流做差计算，其差值为ij＝i-ij’(j＝a,b,c)，并将其差值ij与零值进行比较，根据比较结果并结合检测到的电池端电压大小通过脉冲触发驱动电路控制整流电路相应的晶闸管导通实现对负载多余相电量的存储控制，或者通过控制接触器开关实现对储能电池的放电控制。所述控制方法主要通过微处理器实现的，具体控制系统的工作原理如图3所示。
所述分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置，通过在负载侧并联可控器件以及储能装置以解决负载不平衡电流问题，针对该系统的储能装置充放电控制状态流程示意图如图4所示，根据实时检测到的参数信息，如逆变器输出电流值、三相负载电流值，经过在微处理器内部分析对比，得到不同参数条件下储能装置的充放电控制状态。
所述根据比较结果决定是否进行储能电池的充电控制，具体为：微处理器实时检测电压电流相关参数，当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’(j＝a,b,c)的差值ij(j＝a,b,c)中存在大于零的情况，即存在ij>0，则说明负载侧三相中存在需要存储的多余电能。当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’(j＝a,b,c)的差值ij(j＝a,b,c)中存在三相均大于零的情况，即ia>0，ib>0且ic>0，则说明负载侧三相电均有剩余，此时晶闸管整流电路需要完成多余三相电的整流，微处理器以逆变器输出侧电流与负载侧三相电流差值最大的一相为准控制相应的晶闸管的开通完成各相多余电量的整流与存储；当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’(j＝a,b,c)的差值ij(j＝a,b,c)中只存在两相大于零的情况，即ia>0，ib>0且ic≦0、ia>0，ic>0且ib≦0或者ib>0，ic>0且ia≦0，说明负载侧有两相电能有剩余，微处理器以逆变器输出侧电流与负载侧三相电流差值最大的一相为准控制另一多余相对应的晶闸管开通完成多余相电量的整流与存储；当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’(j＝a,b,c)的差值ij(j＝a,b,c)中只存在一相大于零的情况，即ia>0，ib≦0且ic≦0、ib>0，ia≦0且ic≦0或者ic>0，ia≦0且ib≦0，说明负载侧只有一相电能有剩余，微处理器通过控制该多余相电流相应的晶闸管导通，其余相对应的晶闸管配合该多余相的晶闸管完成多余相电能的整流与存储。同时微处理器实时检测储能电池的端电压Uc，当检测到电池的端电压在允许的充电范围内，微处理器控制相应的开关管使DC-DC电路工作在降压充电状态；当微处理器检测到电池的端电压Uc超出其允许的最大充电电压Umax，则停止充电。
所述根据比较结果决定是否进行储能电池的放电控制，具体为：微处理器实时检测电压电流相关参数，当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’(j＝a,b,c)的差值ij(j＝a,b,c)不存在任何一相大于零的情况，即ia≦0，ib≦0且ic≦0，说明光伏发电不足以供负载使用，此时微处理器控制接触器开关以及DC-DC电路相应开关管使其工作在升压放电状态，实现对储能电池的放电控制，补充光伏发电的不足；同时微处理器实时检测储能电池的端电压Uc，当检测到电池的端电压低于其允许的最小放电电压Umin，则停止放电；若电池放电仍不能满足负载需求，则不足电能可由电网供给。
可能出现的情形：
(1)负载侧三相电流均有剩余
微处理器实时检测逆变器输出的三相平衡电流i、负载侧的三相不平衡电流ij’(j＝a,b,c)以及储能电池的端电压Uc，然后计算逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’(j＝a,b,c)的差值ij(j＝a,b,c)，并将其差值大小与零值进行比较，若差值ij(j＝a,b,c)中存在三相均大于零的情况，即ia>0，ib>0且ic>0，则说明负载侧三相电均有剩余，此时晶闸管整流电路需要完成多余三相电的整流，微处理器以逆变器输出侧电流与负载侧三相电流差值最大的一相为准控制相应的晶闸管的开通完成各相多余电量的整流与存储。
针对上述情形，微处理器分别将逆变器输出侧电流与负载侧三相电流做差计算，其差值作为交流侧需要存储的电量值，即A相可以存储ia＝i-ia’，B相可以存储ib＝i-ib’，C相可以存储ic＝i-ic’，并以差值最大的一相为准控制相应的晶闸管的开通完成各相多余电量的整流；若A相的差值最大，即ia＝imax＝max[ia,ib,ic]，则首先根据A相电流的极性通过触发A相对应的晶闸管VT1或VT4导通，依次按照三相全控整流电路的导通顺序依次触发晶闸管导通完成三相整流，并结合DC-DC电路控制其工作在降压充电模式下实现对储能电池的充电控制。同时微处理器实时检测储能电池的端电压Uc，当检测到电池端电压Uc超出其允许的最大充电电压Umax，即Uc>Umax，则停止充电。
(2)负载侧任意两相电流有剩余
微处理器实时检测逆变器输出的三相平衡电流i、负载侧的三相不平衡电流ij’(j＝a,b,c)以及储能电池的端电压Uc，然后计算逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’(j＝a,b,c)的差值ij(j＝a,b,c)，并将其差值大小与零值进行比较，若差值ij(j＝a,b,c)中只存在两相大于零的情况，即ia>0，ib>0，ic≦0或者ia>0，ic>0，ib≦0或者ib>0，ic>0，ia≦0，说明负载侧有两相电能有剩余，微处理器以逆变器输出侧电流与负载侧三相电流差值最大的一相为准控制另一多余相对应的晶闸管开通完成多余相电量的整流与存储；
针对上述情形，假设ib>0，ic>0，ia≦0，即B、C两相电流有剩余，微处理器分别将逆变器输出侧电流与负载侧B、C两相电流做差计算，其差值作为交流侧需要存储的电量值，即B相可以存储i-ib’，C相可以存储i-ic’，并以差值最大的一相为准控制相应的晶闸管的开通完成两相多余电量的整流；若B相的差值最大，则首先根据B相电流的极性判断需要导通的晶闸管，当B相电流工作在正半周时，依次触发VT3、VT2实现整流；当B相电流工作在负半周时，依次触发VT6、VT5实现整流；整流的同时结合DC-DC电路控制其开关管工作在降压充电模式下实现多余相电能对储能电池的充电控制。同时微处理器实时检测储能电池的端电压Uc，当检测到电池端电压Uc超出其允许的最大充电电压Umax，即Uc>Umax，则停止充电。
(3)负载侧任意一相电流有剩余
微处理器实时检测逆变器输出的三相平衡电流i、负载侧的三相不平衡电流ij’(j＝a,b,c)以及储能电池的端电压Uc，然后计算逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’(j＝a,b,c)的差值ij(j＝a,b,c)，并将其差值大小与零值进行比较，若差值ij(j＝a,b,c)中只存在一相大于零的情况，即ia>0，ib≦0且ic≦0、ib>0，ia≦0且ic≦0或者ic>0，ia≦0且ib≦0，说明负载侧只有一相电能有剩余，微处理器通过控制该多余相电流相应的晶闸管导通，其余相对应的晶闸管配合该多余相的晶闸管完成多余相电能的整流与存储。
针对上述情形，假设ic>0，ia≦0且ib≦0，即负载侧C相电流有剩余，微处理器则需要完成C相多余电能的存储，微处理器根据C相电流的极性首先触发对应的晶闸管VT5或VT2导通，其余相对应的晶闸管配合该多余相的晶闸管完成多余相电能的整流控制，整流的同时结合DC-DC电路使其工作在降压充电模式下实现对储能电池的充电控制。同时微处理器实时检测储能电池的端电压Uc，当检测到电池端电压Uc超出其允许的最大充电电压Umax，即Uc>Umax，则停止充电。
(4)光伏发电不足以供三相负载使用
微处理器实时检测相关参数，当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流ij’(j＝a,b,c)的差值ij(j＝a,b,c)不存在任何一相大于零的情况，即ia≦0，ib≦0，ic≦0，说明光伏发电不足以供负载使用，此时微处理器控制接触器开关以及DC-DC电路相应开关管使其工作在升压放电状态，实现对储能电池的放电控制，补充光伏发电的不足。
针对上述情形，假设ic<0，ia<0且ib<0，即光伏发电对于负载侧A、B、C三相均有不足，此时微处理器控制接触器开关以及DC-DC电路相应开关管使其工作在升压放电状态，实现对储能电池的放电控制，以补充光伏发电的不足。同时微处理器实时检测储能电池的端电压Uc，当检测到电池的端电压低于其允许的最小放电电压Umin，则停止放电；若电池放电仍不能满足负载需求，则不足电能可由电网供给。
本发明实例针对可能出现的情形中的一种情况分析说明该控制方法的工作原理，具体分别假设负载侧A、B、C三相均有剩余；负载侧B、C两相有剩余；负载侧C相均有剩余以及负载侧A、B、C三相均有不足的情形展开说明，其余各种情形的处理办法均与此类似。微处理器能够通过不断的实时检测、分析判断，实现系统的自动充放电控制调节，有效的防止负载侧多余相电流的逆流问题。
以上结合附图对本发明的实施方案进行描述，仅为本发明的实施例，并非限定本发明的专利保护范围。本领域的普通技术人员利用本说明书内容所做的直接或间接变换运用在相关技术领域，均属于本发明保护范围之列。
Claims (7)
1.一种分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置，其特征在于，包括与分布式光伏电站负载侧并联的三相整流电路、双向DC-DC变换电路、储能电池和微处理器；所述分布式光伏电站保持最大功率输出，经逆变器强制输出三相平衡交流电供低压用户负载使用；所述三相整流电路的出线端依次与双向DC-DC电路、储能电池连接构成不平衡电流的充电主回路；三相整流电路的出线端同时与逆变器的进线端通过接触器开关连接，形成电池放电回路；所述的微处理器与检测模块连接，通过处理检测模块检测到的相关信息，驱动三相整流电路、接触器开关以及DC-DC电路的开关管实现对储能装置的充放电控制；
所述三相整流电路由六个晶闸管构成，其中晶闸管VT1与晶闸管VT4、晶闸管VT3与晶闸管VT6及晶闸管VT5与晶闸管VT2分别构成三组上下桥臂，同一半桥的上下两个臂交替导电；
所述双向DC-DC电路由BUCK电路和BOOST电路反并联而成；
所述储能电池是镍氢蓄电池、锂离子蓄电池或燃料电池。
2.根据权利要求1所述的分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置，其特征在于，还包括检测电路，所述检测电路连接逆变器的输出端用于检测逆变器输出的三相平衡电流，检测电路连接负载的输入端用于检测负载侧的三相不平衡电流，检测电路连接储能电池用于检测其端电压。
3.根据权利要求1所述的分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置，其特征在于，所述微处理器与人机界面连接，或者通过通信电路与远程监控系统连接。
4.一种如权利要求1至3任意一项所述的分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
微处理器通过检测电路，分别检测逆变器输出侧电流值以及负载侧的三相电流值，并在微处理器内部对其差值进行计算分析，具体分别将三相差值与零比较，根据比较结果并结合检测到的储能电池端电压大小控制相应的开关器件实现对储能电池的充放电控制：
当逆变器输出侧电流值与负载侧三相电流的差值存在大于零的情况，则负载侧三相中存在需要存储的多余相电能，经过在微处理器内部分析对比，得到不同参数条件下的工作状态，控制相应的晶闸管导通以及DC-DC电路的开关管使其工作在降压状态，完成多余相电量的存储，即对储能电池进行充电控制；
当检测到逆变器输出侧电流值与负载侧三相电流的差值不存在任何一相大于零的情况，则光伏发电不足以供负载使用，此时微处理器控制接触器开关以及DC-DC电路的开关管使其工作在升压状态，实现储能电池的放电控制，补充光伏发电的不足，若电池放电仍不能满足负载需求，则不足电能由电网供给。
5.根据权利要求4所述的分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置的控制方法，其特征在于，储能电池的充电控制，具体为：
当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流i j ’的差值i j中存在大于零的情况，即存在i j>0，则负载侧三相中存在需要存储的多余电能；当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流i j ’的差值ij中存在三相均大于零的情况，即i a>0，i b>0且i c>0，则负载侧三相电均有剩余，此时晶闸管整流电路需要完成多余三相电的整流，微处理器以逆变器输出侧电流与负载侧三相电流差值最大的一相为准控制相应的晶闸管的开通完成各相多余电量的整流与存储；
当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流i j ’的差值i j中只存在两相大于零的情况，即i a>0，i b>0且i c≦0、i a>0，i c>0且i b≦0或者i b>0，i c>0且i a≦0，说明负载侧有两相电能有剩余，微处理器以逆变器输出侧电流与负载侧三相电流差值最大的一相为准控制另一多余相对应的晶闸管开通完成多余相电量的整流与存储；
当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流i j ’的差值i j中只存在一相大于零的情况，即i a>0，i b≦0且i c≦0、i b>0，i a≦0且i c≦0或者i c>0，i a≦0且i b≦0，则负载侧只有一相电能有剩余，微处理器通过控制该多余相电流相应的晶闸管导通，其余相对应的晶闸管配合该多余相的晶闸管完成多余相电能的整流与存储；
同时微处理器实时检测储能电池的端电压U c，当检测到电池的端电压在允许的充电范围内，微处理器控制相应的开关管使DC-DC电路工作在降压充电状态；当微处理器检测到电池的端电压U c超出其允许的最大充电电压U max，则停止充电。
6.根据权利要求4所述的分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置的控制方法，其特征在于，储能电池的放电控制，具体为：
当检测到逆变器输出侧电流值i与负载侧三相电流i j ’的差值i j不存在任何一相大于零的情况，即i a≦0，i b≦0且i c≦0，则光伏发电不足以供负载使用，此时微处理器控制接触器开关以及DC-DC电路相应开关管使其工作在升压放电状态，实现对储能电池的放电控制，补充光伏发电的不足；同时微处理器实时检测储能电池的端电压U c，当检测到电池的端电压低于其允许的最小放电电压U min，则停止放电；若电池放电仍不能满足负载需求，则不足电能由电网供给。
7.根据权利要求4所述的分布式光伏电站用户侧三相不平衡逆流防止装置的控制方法，其特征在于，还包括微处理器实时检测储能电池端电压值的步骤，在电池充电过程中，微处理器根据实时检测到的端电压，判断是否超出其允许充电的最大电压，若超出，则停止充电；在电池放电过程中，微处理器根据实时检测到电池的端电压，判断是否低于其允许放电的最小电压，若低于，则停止放电。
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