CN110138014B - 并网离网一体化的太阳能发电子系统及系统 - Google Patents

Abstract

一种并网离网一体化的太阳能发电子系统及系统，包括主控模块获取太阳能的模块、储能模块及市电模块的电压和电流信息，根据获取的所述电压和电流信息进行供电状态切换，输出对应的控制指令；最大功率跟踪模块将所述太阳能模块输出的直流电进行升压，得到用于负载供电的升压直流电；双向直流变换模块根据对应的控制指令进行储能模块充电或储能模块供电；储能模块充电是将接收到的升压直流电进行降压并存储于所述储能模块；储能模块供电是将所述储能模块的电压进行升压,输出用于负载供电的升压直流电；逆变模块通过母线接收所述升压直流电，并根据对应的控制指令将所述升压直流电进行交流变换，输出供给给负载的交流电。减少能量转换，使用方便。

Description

并网离网一体化的太阳能发电子系统及系统

技术领域

本发明涉及电力电子领域，具体涉及并网离网一体化的太阳能发电子系统及系统。

背景技术

离网型太阳能发电系统是指，光伏发电系统发出来的电存储到蓄电池，通过逆变器变为交流电供用电设备直接使用，或者不经过逆变直接供直流用电设备用电，并不与电网相连。其被广泛应用于偏僻山区、无电区、海岛、通讯基站等应用场所。系统一般由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能充放电控制器、蓄电池组、离网型逆变器、直流负载和交流负载等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能，通过太阳能充放电控制器给负载供电，同时给蓄电池组充电；在阴天气或者无光照时，通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给直流负载供电，同时蓄电池还要直接给独立逆变器供电，通过独立逆变器逆变成交流电，给交流负载供电。

参见图1，传统的离网太阳能发电系统是不依赖电网而独立运行的系统，主要有太阳能电池板、储能蓄电池、充放电控制器、逆变器等部件组成。太阳能电池板发出的电，经由MPPT电路直接与蓄电池并接，直接流入蓄电池并储存起来，将太阳能转换成蓄电池电能，在市电缺失时，需要给电器供电时，蓄电池里的直流电流经逆变器并转换成220V的交流电，经由双向DC/DC电路及逆变电路向负载供电，这是一个重复循环的充放电过程。在有市电时，则该离网太阳能发电系统则不给负载供电，由市电进行旁路带载、对蓄电池充电，太阳能组件经由MPPT模块对蓄电池充电，先将太阳组件产生的电能经过buck电路降压存储于蓄电池组，在市电电力供应不足的情况下，再由蓄电池组与太阳能组件同时向负载供电。发明人在是实施本发明并网离网一体化的太阳能发电子系统时，发现该方式有如下缺陷:在电力供应较稳定地区，其一般都是由市电进行供电，则太阳能组件产生的能量就会转换为蓄电池电压进行贮能，等到市电缺失时再由蓄电池经升压环节提供给逆变电路。电力供应充足时进行的太阳能转换成蓄电池电能，多级能量转换导致转换效率下降，电量损失。由于蓄电池电压较低，太阳能组件阵列的输入电压受到限制，这导致在施工过程中太阳能组件需要较多的并联，施工困难。为此离网型太阳能发电系统不适合用电方便的地方使用，很难得到大范围的推广使用。

为此亟需一种适合用电方便的地方使用的离网型太阳能发电系统。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种适合用电方便的地方使用的太阳能发电系统，减少能量转换，以减少能量转换带来的电量损失。

根据第一方面，一种实施例中提供一种并网离网一体化的太阳能发电子系统，包括：

主控模块,用于获取太阳能模块的电压和电流、储能模块的电压和电流及市电模块的电压和电流信息，根据获取的所述电压和电流信息进行供电状态切换，输出对应的控制指令；

最大功率跟踪模块,用于将所述太阳能模块输出的直流电进行升压，得到用于负载供电的升压直流电；

双向直流变换模块,用于根据对应的控制指令进行储能模块充电或储能模块供电；其中,所述储能模块充电是将接收到的升压直流电进行降压并存储于所述储能模块；其中,所述储能模块供电是将所述储能模块的电压进行升压,输出用于负载供电的升压直流电；

逆变模块,用于通过母线接收所述升压直流电，并根据对应的控制指令将所述升压直流电进行交流变换，输出用于供给负载的交流电。

在另一种实施例中，所述最大功率跟踪模块包括boost升压电路。

在另一种实施例中，所述逆变模块还用于根据对应的控制指令将所述市电模块的交流电进行直流变换，得到用于储能模块充电的直流电；

所述双向直流变换模块还用于将所述用于储能模块充电的直流电进行降压并存储于所述储能模块。

在另一种实施例中，所述主控模块包括：

数据获取单元用于，获取太阳能模块的电压和电流、储能模块的电压和电流及市电模块的电压和电流信息；

状态切换单元用于，在储能模块异常、市电模块正常且太阳能模块正常时，将供电状态切换为市电模块与太阳能模块联合供电状态，在储能模块异常、市电模块异常且太阳能模块正常时，将供电状态切换为太阳能模块供电状态，在储能模块正常、市电模块正常且太阳能模块正常时，将供电状态切换为供电充电的状态，在储能模块正常、市电模块异常且太阳能模块正常时，将供电状态切换为储能模块与太阳能模块联合供电状态；

指令输出单元用于，在所述供电状态切换为市电模块与太阳能模块联合供电状态时，输出控制太阳能模块与市电模块联合供电指令，在所述供电状态切换为太阳能模块供电状态，输出控制太阳能模块供电指令，在所述供电状态切换为供电充电状态，输出控制市电模块与太阳能模块联合供电，且控制太阳能模块向所述储能模块充电的指令，在所述供电状态切换为储能模块与太阳能模块联合供电状态，输出控制储能模块与太阳能模块联合供电的指令。

在另一种实施例中，所述主控模块还包括：

功率获取单元用于，获取逆变模块的逆变输出功率和负载功率；

孤岛控制单元用于，根据当前逆变输出功率小于当前负载功率、所述逆变模块输出功率和所述负载功率，逐个周期减小当前逆变输出功率，以在孤岛发生时负载端电压随着所述逆变输出功率减小而减小；

切离单元用于，在检测到负载端电压减小至预设值时，将市电模块的继电器断开，实现市电模块与所述并网离网一体化的太阳能发电子系统的切离。

根据第二方面，一种实施例中提供一种并网离网一体化的太阳能发电系统，其特征在于，包括上所述的并网离网一体化的太阳能发电子系统、太阳能模块、储能模块及市电模块；

所述太阳能模块，用于将太阳能转换为电能；

所述储能模块，用于存储电能；

所述市电模块，用于将公共电网的电能输出。

本申请的有益效果：

本申请提供的一种并网离网一体化的太阳能发电子系统，包括：主控模块,用于获取太阳能模块、储能模块及市电模块的能量信息，根据获取的所述能量信息即电压和电流信息进行供电状态切换，输出对应的控制指令；最大功率跟踪模块,用于将所述太阳能模块输出的直流电进行升压，得到用于负载供电的升压直流电；双向直流变换模块,用于根据对应的控制指令进行储能模块充电或储能模块供电；其中,所述储能模块充电是将接收到的升压直流电进行降压并存储于所述储能模块；其中,所述储能模块供电是将所述储能模块的电压进行升压,输出用于负载供电的升压直流电；逆变模块,用于通过母线接收所述升压直流电，并根据对应的控制指令将所述升压直流电进行交流变换，输出用于供给给负载的交流电。由所述最大功率跟踪模块对太阳能模块输出的直流电进行升压，得到可以提供给负载进行供电的直流电，则太阳能模块输出的直流电无须经过储能模块进行存储之后再进行负载供电，减少了能量的转换，以及减少了能量的损失，避免了在通过太阳能模块传输能量给负载时经过的多级转换，提高了能量转化效率。双向直流变换模块可以对直流电压升压也可以进行降压，则可以实现所述储能模块的充电与放电。

本申请提供的一种并网离网一体化的太阳能发电系统，包括：并网离网一体化的太阳能发电子系统、太阳能模块、储能模块及市电模块；所述太阳能模块，用于将太阳能转换为电能；所述储能模块，用于存储电能；所述市电模块，用于将公共电网的电能输出。通过所述并网离网一体化的太阳能发电子系统，减少了能量的转换，以及减少了能量的损失，避免了在通过太阳能模块传输能量给负载时经过的多级转换，提高了能量转化效率。

附图说明

图1为传统的离网太阳能发电系统图；

图2为本实施例提供的并网离网一体化的太阳能发电子系统示意图；

图3为本实施例提供的最大功率跟踪模块示意图；

图4为本实施例提供的另一并网离网一体化的太阳能发电子系统示意图；

图5为本实施例提供的逆变模块示意图；

图6为本实施例提供的双向直流变换模块示意图；

图7为本实施例提供的并网离网一体化的太阳能发电系统示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

需要说明的是，目前离网型太阳能发电系统是专门针对无电网地区或经常停电地区场所使用的，其是光伏发电系统发出来的电存储到蓄电池，通过逆变器变为交流电供用电设备直接使用，或者不经过逆变直接供直流用电设备用电，并不与电网相连或电网用来充电、旁路带载。并网型太阳能发电系统发电的没有储存装置储存，直接通过逆变成国家电网需要的并电要求电压，并优先供家庭使用。并网，就是必须连接到公共电网，就是太阳能发电、家庭电网、公共电网联系在一起了，这是必须依赖现有电网才能运行的发电系统。主要由太阳能电池板和逆变器组成，太阳能电池板发出直接经逆变器转换成220V交流电并给家用电器供电，当太阳能的发电量超过家用电器使用的电量时，多余的电就输送到了公共电网；而当太阳能的发电量不能满足家用电器使用时，就自动从电网中补充。现有的并网型太阳能发电系统当公共电网断电时，太阳能光伏发电也不能运行。而本申请在离网型发电系统的基础上进行了改进，使得其能量的传输更方便，提供一种适合用电方便的地方使用的离网型太阳能发电系统，就是本申请的并网离网一体化的太阳能发电子系统。

下面简述一下图1中各模块，MPPT模块,主要是对太阳能组件进行最大功率跟踪。双向DC/DC电路实现蓄电池电压和BUS电压转换，逆变模块04将直流电压转换为交流电压，向负载供电。主控单元进行数据采样及控制。其工作过程如下：无市电情况下，太阳能充足下，向蓄电池充电，同时经由双向DC/DC及逆变模块04向负载供电；当太阳能不足的情况下，蓄电池和太阳能联合由双向DC/DC及逆变模块04向负载供电。有市电情况下，太阳能充足下，由太阳能向蓄电池充电，市电向负载供电；当太阳能不足的情况下，太阳能向蓄电池充电，市电向负载供电同时向蓄电池充电。

实施例一

参见图2，图2为本实施例提供的并网离网一体化的太阳能发电子系统示意图。一种实施例中提供一种并网离网一体化的太阳能发电子系统，包括主控模块01、最大功率跟踪模块02、双向直流变换模块03及逆变模块04，下面具体说明。

主控模块01用于获取太阳能模块的电压和电流、储能模块的电压和电流及市电模块的电压和电流信息，根据获取的所述的电压和电流信息进行供电状态切换，输出对应的控制指令，即根据太阳能模块的能量、储能模块的能量和市电模块的能量进行状态切换，其中，能量包括了电流和电压。最大功率跟踪模块02用于将所述太阳能模块输出的直流电进行升压，得到用于负载供电的升压直流电。双向直流变换模块03用于根据对应的控制指令进行储能模块充电或储能模块供电；其中,所述储能模块充电是将接收到的升压直流电进行降压并存储于所述储能模块；其中,所述储能模块供电是将所述储能模块的电压进行升压,输出用于逆变模块供电的升压直流电。逆变模块04,用于通过母线接收所述升压直流电，并根据对应的控制指令将所述升压直流电进行交流变换，输出用于供给给负载的交流电。

在本发明实施例中，在传统离网逆变器的基础上，将太阳能最大功率跟踪模块02由BUCK电路替换为BOOST电路，太阳能组件产生的能量直接并接于BUS母线。在有市电的情况下太阳能组件产生的能量经由MPPT(最大功率追踪)电路及逆变模块04直接并接与市电，进行并网联合向负载供电，提高太阳能转换效率，同时，将多余的太阳能经由双向直流变换模块03对储能模块蓄电池充电；在市电缺失的情况下，太阳能组件产生的能量经由逆变模块04产生交流电压向负载供电，同时利用双向直流变换模块03与储能模块蓄电池进行能量交互----向蓄电池充电或由蓄电池补充不足的能量。最大功率跟踪模块02主要作用是实现利用boost电路，追踪太阳能组件阵列产生的最大能量，该能量经由逆变电路向负载供电或经由双向直流变换模块03向蓄电池充电。逆变模块04可将直流电转换为交流电供给负载，也可以将市电的交流电转换为直流电经由双向直流变换模块03向蓄电池充电。双向直流变换模块03实现蓄电池电压和BUS母线电压双向转换，既可对蓄电池充电，同时也可对蓄电池升压经由逆变模块04供给负载。主控模块01采样太阳能、蓄电池、市电等信息，根据各信号量来进行状态转换。

在本发明实施例中，所述太阳能模块是将太阳能转换成电能的设施，其可以包括利用光伏半导体材料的光生伏打效应而将太阳能转化为直流电能的设施。光伏设施的核心是太阳能电池板。目前，用来发电的半导体材料主要有:单晶硅、多晶硅、非晶硅及碲化镉等。其中，太阳能电池板即太阳电池组件，其作用是将太阳的辐射能量转换为直流电能，根据用户对功率和电压的不同要求，制成太阳电池组件单个使用，也可以数个太阳电池组件经过串联(以满足电压要求)和并联(以满足电流要求)，形成供电阵列提供更大的电功率。太阳能充放电控制器也称“光伏控制器”，其作用是对太阳能电池组件所发的电能进行调节和控制，最大太阳能充放电控制器可最大限度地对蓄电池进行充电，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。蓄电池组是储能单元，以便在夜间或阴雨天保证负载用电。离网型逆变器负责把直流电转换为交流电，供交流负荷使用。

在本发明实施例中，所述最大功率跟踪模块02通过调节电气模块的工作状态，使太阳能组件能够输出更多电能的电气系统，经过双向直流变换模块能够将太阳能电池板发出的直流电有效地贮存在储能模块如蓄电池中，可有效地解决常规电网不能覆盖的偏远地区及旅游地区的生活和工业用电，不产生环境污染。

在另一种实施例中，所述最大功率跟踪模块02包括boost升压电路，通过boost升压电路将太阳能电池板发出的电压进行升压，以便基于太阳能发电系统的电压可以直接供给给负载使用，而不用进过蓄电池之后再传输给负载。

参见图3和图4，示例性的给出最大功率跟踪模块02的一种可能实现方式，所述最大功率跟踪模块02的正极输入端连接所述太阳能电池板电压输出的正极端，所述最大功率模块的负极输入端连接所述太阳能电池板电压输出的负极端，所述最大功率模块的控制端连接所述主控模块01的一端。所述最大功率跟踪模块02包括第一电感L1、第一二极管D1及晶体管Q1，图3中的PV代表的是太阳能电池板，所述第一电感L1的一端连接所述第一二极管D1的正极和所述晶体管Q1的第一极，所述第一电感L1的另一端连接所述最大功率模块的正极输入端，所述第一二极管D1的负极连接所述最大功率模块的正极输出端，所述晶体管Q1的第二极连接所述最大功率模块的负极输出端。

本申请中的晶体管可以为双极型晶体管或者场效应晶体管。当晶体管为双极型晶体管时，控制极指双极型晶体管的基极，第一极指双极型晶体管的集电极或者发射极，对应的第二极为双极型晶体管的发射极或者集电极；当晶体管为场效应晶体管时，控制极是指场效应晶体管的栅极，第一极可以为场效应晶体管的漏极或源极，对应的第二极可以为场效应晶体管的源极或漏极。通常在N型晶体管中，漏极的电压应该大于或等于源极的电压，因此源极漏极的位置会随晶体管偏置状态的不同而变化。由于在显示器中使用的晶体管通常为薄膜晶体管(TFT)，因此本申请实施例不妨以薄膜晶体管为例进行说明，且本申请实施例中晶体管的漏极和源极可以根据晶体管偏置状态的不同而变化。

下面介绍最大功率跟踪模块02的工作原理，检测主回路直流电压及输出电流，计算出太阳能阵列的输出功率，并实现对最大功率点的追踪。因太阳能阵列的P-U曲线具有非线性,利用boost升压电路,通过调节MOSFET的占空比，改变boost电路的输出电压，从而扰动输出电路的负载功率。同时，光伏电池的输出电流电压亦将随之变化，通过测量扰动前后光伏电池输出功率和电压的变化，以决定下一周期的扰动方向，当扰动方向正确时太阳能光能板输出功率增加，下周期继续朝同一方向扰动，反之，朝反方向扰动，如此，反复进行着扰动与观察来使太阳能光电板输出达最大功率点。

在另一种实施例中，所述逆变模块04还用于根据对应的控制指令将所述市电模块的交流电进行直流变换，得到用于储能模块充电的直流电；

所述双向直流变换模块03还用于将所述用于储能模块充电的直流电进行降压并存储于所述储能模块。

在本发明实施例中，参见图4，所述母线指多个设备以并列分支的形式接在其上的一条共用的通路，由电容C1进行并列。所述最大功率跟踪模块02输出的电压输入至母线，由母线进行传输至逆变模块04，则所述电容C1的一端连接所述最大功率模块的正极输出端，所述电容C1的另一端连接所述最大功率模块的负极输出端。

请参看图5和图4，示例性的，所述逆变模块04的正极输入端连接在所述母线的正极端点，所述逆变模块04的负极输入端连接在所述母线的负极端点，所述逆变模块04的L极输出端连接在所述负载的L极端点，所述逆变模块04的N极输出端连接在所述负载的N极端点，所述逆变模块04的控制端连接所述主控模块01。所述逆变模块04包括晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4、晶体管Q5、第二电感L2及电容C2，所述晶体管Q2的第一极连接所述晶体管Q4的第一极和所述逆变模块04的正极输入端，所述晶体管Q2的第二极连接所述晶体管Q3的第二极和所述逆变模块04的负极输出端，所述晶体管Q3的第二极连接所述逆变模块04的负极输入端和晶体管Q5的第二极；所述晶体管Q4的第二极和所述晶体管Q5的第一极和所述第二电感L2的一端，所述第二电感L2的另一端连接所述电容C2的一端和所述逆变模块04的正极输出端，所述电容C2的另一端连接所述逆变模块04的负极输出端，所述晶体管Q2、所述晶体管Q3、所述晶体管Q4及所述晶体管Q5的控制极均连接所述逆变模块04的控制端。

请参看图6和图4，示例性的，所述双向直流变换模块03的正极输入端连接所述母线的正极端，所述双向直流变换模块03的负极输入端连接所述母线的负极端，所述双向直流变换模块03的正极输出端连接所述储能模块的正极端，所述双向直流变换模块03的负极输出端连接所述储能模块的负极端，所述双向直流变换模块03包括晶体管Q6、晶体管Q7、晶体管Q8、晶体管Q9、晶体管Q10、晶体管Q11、晶体管Q12及变压器T1，所述晶体管Q10的第一极连接所述晶体管Q12的第一极和所述双向直流变换模块03的正极输入端，所述晶体管Q11的第一极连接所述晶体管Q13的第一极和所述双向直流变换模块03的负极输入端，所述晶体管Q10的第二极连接所述变压器T1的第一端和所述晶体管Q11的第二极，所述晶体管Q12的第二极连接所述变压器T1的第二端和所述晶体管Q13的第二极，

所述晶体管Q6的第一极连接所述晶体管Q7的第一极和所述双向直流变换模块03的正极输出端，所述晶体管Q8的第一极连接所述晶体管Q9的第一极和所述双向直流变换模块03的负极输出端，所述晶体管Q7的第二极连接所述变压器T1的第三端和所述晶体管Q9的第二极，所述晶体管Q6的第二极连接所述变压器T1的第四端和所述晶体管Q8的第二极。

在另一种实施例中，所述主控模块01包括：

数据获取单元用于，获取太阳能模块的电压和电流、储能模块的电压和电流及市电模块的电压和电流信息；

状态切换单元用于，在储能模块异常、市电模块正常且太阳能模块正常时，将供电状态切换为市电模块与太阳能模块联合供电状态，在储能模块异常、市电模块异常且太阳能模块正常时，将供电状态切换为太阳能模块供电状态，在储能模块正常、市电模块正常且太阳能模块正常时，将供电状态切换为供电充电状态，在储能模块正常、市电模块异常且太阳能模块正常时，将供电状态切换为储能模块与太阳能模块联合供电状态；

指令输出单元用于，在所述供电状态切换为市电模块与太阳能模块联合供电状态时，输出控制太阳能模块与市电模块联合供电指令，在所述供电状态切换为太阳能模块供电状态，输出控制太阳能模块供电指令，在所述供电状态切换为供电充电状态，输出控制市电模块与太阳能模块联合供电，且控制太阳能模块向所述储能模块充电的指令，在所述供电状态切换为储能模块与太阳能模块联合供电状态，输出控制储能模块与太阳能模块联合供电的指令。

在本发明实施例中，所述主控模块01的控制原理如下：在没有蓄电池的情况下，当市电存在时，市电模块的继电器Rely1、Rely2处于闭合状态，太阳能组件经由所述最大功率跟踪模块02的boost电路升压后经过逆变模块04产生与市电同频、同相的电流，与市电联合向负载供电；调节太阳能向负载提供的能量使其小于负载所需能量，不足部分由市电提供，以便能够准确判断市电丢失。当市电丢失时，继电器Rely1、Rely2处于断开状态，太阳能组件经由最大功率跟踪模块02的boost电路升压后经过逆变模块04产生交流电压向负载供电，确保负载电力供应。当太阳能组件能量，不足以满足负载时，系统会报故障，保护负载和设备。在有蓄电池的情况下，当市电存在时，市电模块的继电器Rely1、Rely2处于闭合状态，太阳能组件经由最大功率跟踪模块02的boost电路升压后经过逆变模块04产生与市电同频、同相的电流，与市电联合向负载供电，多余的能量经过双向直流变换模块03，向储能模块的蓄电池充电，调节逆变模块04向负载提供的能量使其小于负载所需能量，不足部分由市电模块提供，使得市电模块丢失时负载端的电压迅速发生变化，从而可有效判断市电丢失转入无市电模式，由储能模块的蓄电池和太阳能组件联合向负载供电。当市电丢失时，市电模块继电器Rely1、Rely2处于断开状态。太阳能组件经由最大功率跟踪模块02的boost电路升压产生BUS电压。储能模块的蓄电池经双向直流变换模块03连接于母线BUS，和太阳能组件能量相互补充，亦即当太阳能组件能量足够时，在满足负载的情况下，向储能模块蓄电池充电；在太阳能组件能量不足以满足负载时，蓄电池与太阳能组件经由BUS、逆变模块04联合向负载供电。在有市电时，蓄电池充满电的情况下，继电器Rely1、Rely2处于闭合状态，太阳能组件经由boost电路升压后经过逆变模块04产生与市电同频、同相的电流，与市电联合向负载供电。

为了避免在电网丢失情况下出现孤岛效应且离网逆变器的频率范围较宽，传统的扰频反孤岛算法不适合离网系统，基于此采用全新的按照负载与太阳能组件能量之间的关系来实现。所述主控模块01还包括：功率获取单元用于，获取逆变模块04的逆变输出功率和负载功率。孤岛控制单元用于，根据当前逆变输出功率小于当前负载功率、所述逆变模块04输出功率和所述负载功率，逐个周期减小当前逆变输出功率，以在孤岛发生时负载端电压随着所述逆变输出功率减小而减小。切离单元用于，在检测到负载端电压减小至预设值时，将市电模块的继电器断开，实现市电模块与所述并网离网一体化的太阳能发电子系统的切离。

具体的，当太阳能组件能量大于负载能量时，主控单元控制逆变模块04产生的能量，使其小于负载需要的能量，其余负载需要的能量由市电补充；此时如果电网丢失，太阳能向负载提供的能量按周期减少，使得负载端的电压出现异常，从而判定电网丢失。当太阳能组件能量小于负载能量时，太阳能组件提供部分负载能量，其余负载需要的能量由市电补充；此时如果电网丢失，太阳能向负载提供的能量按周期减少，使得负载端的电压出现异常，从而判定电网丢失。在有市电时，蓄电池需要充电的情况下，继电器Rely1、Rely2处于闭合状态，太阳能组件经由最大功率跟踪模块02的boost电路升压后经过逆变模块04产生与市电同频、同相的电流，与市电联合向负载供电；同时，多余的能量通过双向直流变换模块03向蓄电池进行充电。为了避免在电网丢失情况下出现孤岛效应且离网逆变器的频率范围较宽，传统的扰频反孤岛算法不适合离网系统，基于此采用全新的按照负载与太阳能组件能量之间的关系来实现。当太阳能组件能量大于负载能量与蓄电池充电能量总和时，主控单元控制逆变环节产生的能量，使其小于负载需要的能量，其余负载需要的能量由市电补充；此时如果电网丢失，太阳能向负载提供的能量按周期减少，使得负载端的电压出现异常，从而判定电网丢失。当太阳能组件能量小于负载能量与蓄电池充电能量总和时，太阳能组件优先向负载供电，且只提供部分负载能量，其余负载需要的能量由市电补充；此时如果电网丢失，太阳能向负载提供的能量按周期减少，使得负载端的电压出现异常，从而判定电网丢失。在市电缺失时，太阳能组件经由最大功率跟踪模块02后形成母线BUS电压，经由逆变模块04向负载供电。当光伏能组件能量不足时，蓄电池能量经由双向直流变换模块03后形成BUS电压，补充负载能量不足部分；当光伏能组件能量大于负载能量时，太阳能组件能量经由双向直流变换模块03后向蓄电池充电。

实施本实施例具有如下突出特点：

本申请提供的一种并网离网一体化的太阳能发电子系统，包括：主控模块01,用于获取太阳能模块的电压和电流、储能模块的电压和电流及市电模块的电压和电流信息，根据获取的所述电压和电流信息进行供电状态切换，输出对应的控制指令；最大功率跟踪模块02,用于将所述太阳能模块输出的直流电进行升压，得到用于负载供电的升压直流电；双向直流变换模块03,用于根据对应的控制指令进行储能模块充电或储能模块供电；其中,所述储能模块充电是将接收到的升压直流电进行降压并存储于所述储能模块；其中,所述储能模块供电是将所述储能模块的电压进行升压,输出用于负载供电的升压直流电；逆变模块04,用于通过母线接收所述升压直流电，并根据对应的控制指令将所述升压直流电进行交流变换，输出用于供给给负载的交流电。由所述最大功率跟踪模块02对太阳能模块输出的直流电进行升压，得到可以提供给负载进行供电的直流电，则太阳能模块输出的直流电无须经过储能模块进行存储之后再进行负载供电，减少了能量的转换，以及减少了能量的损失，避免了在通过太阳能模块传输能量给负载时经过的多级转换，提高了能量转化效率。双向直流变换模块03可以对直流电压升压也可以进行降压，则可以实现所述储能模块的充电与放电。可最大化的利用太阳能组件产生的能量，同时可保障终端用户的用电安全，避免出现电网孤岛效应。

参见图7，根据第二方面，一种实施例中提供一种并网离网一体化的太阳能发电系统，其特征在于，包括上所述的并网离网一体化的太阳能发电子系统、太阳能模块05、储能模块06及市电模块07；

所述太阳能模块05，用于将太阳能转换为电能；

所述储能模块06，用于存储电能；

所述市电模块07，用于将公共电网的电能输出。

所述并网离网一体化的太阳能发电系统，通过所述并网离网一体化的太阳能发电子系统完成太阳能与市电之间能量的分配，由所述最大功率跟踪模块02对太阳能模块输出的直流电进行升压，得到可以提供给负载09进行供电的直流电，输出直流电给母线08，有母线08传输给逆变模块进行交流变换，则太阳能模块输出的直流电无须经过储能模块06进行存储之后再进行负载09供电，减少了能量的转换，以及减少了能量的损失，避免了在通过太阳能模块传输能量给负载时经过的多级转换，提高了能量转化效率。双向直流变换模块03可以对直流电压升压也可以进行降压，则可以实现所述储能模块的充电与放电。可最大化的利用太阳能组件产生的能量，同时可保障终端用户的用电安全，避免出现电网孤岛效应。所述双向直流变换模块03可以对所述储能模块06进行充电，其将接收到的太阳能模块或是市电模块的电能进行处理如降压滤波之后传输给储能模块06。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (2)

1.一种并网离网一体化的太阳能发电子系统，其特征在于，包括：

主控模块，用于获取太阳能模块的电压和电流、储能模块的电压和电流及市电模块的电压和电流信息，根据获取的所述电压和电流信息进行供电状态切换，输出对应的控制指令；

最大功率跟踪模块，用于将所述太阳能模块输出的直流电进行升压，得到用于负载供电的升压直流电；

双向直流变换模块，用于根据对应的控制指令进行储能模块充电或储能模块供电；其中，所述储能模块充电是将接收到的升压直流电进行降压并存储于所述储能模块；其中，所述储能模块供电是将所述储能模块的电压进行升压，输出用于负载供电的升压直流电；

逆变模块，用于通过母线接收所述升压直流电，并根据对应的控制指令将所述升压直流电进行交流变换，输出用于供给给负载的交流电；

所述最大功率跟踪模块包括boost升压电路；

所述逆变模块还用于根据对应的控制指令将所述市电模块的交流电进行直流变换，得到用于储能模块充电的直流电；

所述双向直流变换模块还用于将所述用于储能模块充电的直流电进行降压并存储于所述储能模块；

所述主控模块包括：

数据获取单元用于，获取太阳能模块的电压和电流、储能模块的电压和电流及市电模块的电压和电流信息；

状态切换单元用于，在储能模块异常、市电模块正常且太阳能模块正常时，将供电状态切换为市电模块与太阳能模块联合供电状态，在储能模块异常、市电模块异常且太阳能模块正常时，将供电状态切换为太阳能模块供电状态，在储能模块正常、市电模块正常且太阳能模块正常时，将供电状态切换为供电充电的状态，在储能模块正常、市电模块异常且太阳能模块正常时，将供电状态切换为储能模块与太阳能模块联合供电状态；

指令输出单元用于，在所述供电状态切换为市电模块与太阳能模块联合供电状态时，输出控制太阳能模块与市电模块联合供电指令，在所述供电状态切换为太阳能模块供电状态，输出控制太阳能模块供电指令，在所述供电状态切换为供电充电状态，输出控制市电模块与太阳能模块联合供电，且控制太阳能模块向所述储能模块充电的指令，在所述供电状态切换为储能模块与太阳能模块联合供电状态，输出控制储能模块与太阳能模块联合供电的指令；

所述主控模块还包括：

功率获取单元，用于获取逆变模块的逆变输出功率和负载功率；

孤岛控制单元，用于根据当前逆变输出功率小于当前负载功率、所述逆变模块输出功率和所述负载功率，逐个周期减小当前逆变输出功率，以在孤岛发生时负载端电压随着所述逆变输出功率减小而减小；

切离单元，用于在检测到负载端电压减小至预设值时，将市电模块的继电器断开，实现市电模块与所述并网离网一体化的太阳能发电子系统的切离。

2.一种并网离网一体化的太阳能发电系统，其特征在于，包括：如权利要求1所述的并网离网一体化的太阳能发电子系统、太阳能模块、储能模块及市电模块；

所述太阳能模块，用于将太阳能转换为电能；

所述储能模块，用于存储电能；

所述市电模块，用于将公共电网的电能输出。

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