CN110970928A - 一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器及控制方法 - Google Patents
一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器及控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器及控制方法，涉及到光伏离网发电技术领域，包括光伏板、市电和蓄电池，还包括MPPT模块、PFC整流模块、DC/AC变换器、蓄电池和DSP数字处理器模块，还包括市电优先模式和电池优先模式，且市电优先模式和电池优先模式根据实际需要可以通过面板选择不同的工作模式。本发明提供的一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器，具有光伏/蓄电池与市电供电切换中零中断，负载供电稳定可靠，同时蓄电池充放电次数少，使用寿命较长，使得不管工作在哪种工作模式都不会浪费光伏能量的特点。
Description
技术领域
本发明涉及光伏离网发电技术领域，特别涉及一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器及控制方法。
背景技术
传统的光伏离网逆变器工作模式通常有市电优先模式及逆变优先模式。
逆变优先模式工作方式为：当光伏能量充足时，光伏给负载供电并给电池充电；当光伏能量不足时，由光伏和电池一起为负载供电；当光伏能量不足且蓄电池没电时，切换到市电为负载供电(有转换中断，转换时间为10mS左右)，光伏继续为蓄电池充电，蓄电池充满后，再切换回光伏和蓄电池一起为负载供电(有转换中断，转换时间为10mS左右)。
市电优先模式工作方式为：市电正常时，负载全部由市电提供能量，光伏只给蓄电池充电，若蓄电池充满后，则光伏能量白白浪费；当市电异常时，负载才由光伏和蓄电池提供能量。
这种传统的光伏离网逆变器在光伏/蓄电池与市电供电切换中会有10mS的转换时间，难以满足用户对用户越来越高的需求；蓄电池每天的充放电次数多，使用寿命短；工作在市电优先模式时，会造成光伏能量白白浪费。因此，发明一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器及控制方法来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器，包括光伏板、市电和蓄电池，还包括：
MPPT模块，是用于控制光伏能量的输入及最大功率点跟踪；
PFC整流模块，是用于控制市电能量的输入、整流及功率因数校正；
DC/AC变换器，是用于将经MPPT模块、PFC整流模块和蓄电池处理后的直流电变换成负载所需的交流电；
DSP数字处理器模块，是用于统筹控制MPPT模块、PFC整流模块和DC/AC变换器的工作状态；
还包括市电优先模式和电池优先模式，且市电优先模式和电池优先模式根据实际需要可以通过面板选择不同的工作模式。
优选的，所述DC/AC变换器为带工频变压器的DC/AC变换器。
优选的，所述MPPT模块的输出端、PFC整流模块的输出端和蓄电池的输出端均与DC/AC变换器的输入端连接。
优选的，所述蓄电池的输入端与MPPT模块的输出端连接。
一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器的控制方法，包括以下步骤：
(一)当设置工作模式为电池优先模式时，此时的工作方式为：
a.当光伏能量充足时，光伏能量经MPPT模块控制后一部分经DC/AC变换器变换后给负载供电，而另一部分能量给蓄电池充电；
b.当光伏能量不足时，由光伏能量和蓄电池能量一起经DC/AC变换器变换后为负载供电；
c.当光伏能量不足且蓄电池没电时，市电经PFC整流模块投入工作，市电能量与光伏能量一起经DC/AC变换器变换后为负载供电；
(二)当设置工作模块为市电优先模式时，此时的工作方式为：
d.当光伏能量充足时，光伏能量经MPPT模块控制后一部分能量经DC/AC变换器变换后给负载供电，而另一部分能量给蓄电池充电；
e.当光伏能量不足时，市电经PFC整流模块投入工作，市电能量与光伏能量一起经DC/AC变换器变换后为负载供电；
f.当光伏能量不足且市电断电时，由光伏能量和电池能量一起经DC/AC变换器变换后为负载供电。
优选的，在步骤b的工作状态时，市电和PFC整流模块均工作在待机状态，即，其输出电压比MPPT模块的输出电压及蓄电池的电压都低，所以不消耗市电能量。
优选的，在步骤d的工作状态时，市电和PFC整流模块均工作在待机状态，即，其输出电压比MPPT模块的输出电压及蓄电池的电压都低，所以不消耗市电能量。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明提供的一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器，具有光伏/蓄电池与市电供电切换中零中断，负载供电稳定可靠，同时蓄电池充放电次数少，使用寿命较长，使得不管工作在哪种工作模式都不会浪费光伏能量的特点；
2、本发明通过切换成电池优先模式时，市电只是在光伏能量及蓄电池都不够时，再作为最后的补充供电，这种方法可充分利用光伏能量，大大减少用电费用，同时本技术方案中的DC/AC变换器一直处于工作状态，所以不存在转换中断，能为负载提供稳定的交流电源；
3、本发明通过切换成市电优先模式时，因优先使用光伏能量，当光伏能量不够时，市电补充供电，当市电断电时，蓄电池再作为最后的补充供电，这种方法可充分利用光伏能量，大大减少蓄电池的充电次数，最大限度提高蓄电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的系统框架图。
图2为本发明的电路原理简图。
图3为本发明的光伏能量充足时的供电流程示意图。
图4为本发明的光伏能量不足时电池补充供电的流程示意图。
图5为本发明的光伏能量不足时市电补充供电的流程示意图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供了如图1至图5所示的一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器，包括光伏板、市电和蓄电池，还包括：
MPPT模块，是用于控制光伏能量的输入及最大功率点跟踪；
PFC整流模块，是用于控制市电能量的输入、整流及功率因数校正；
DC/AC变换器，是用于将经MPPT模块、PFC整流模块和蓄电池处理后的直流电变换成负载所需的交流电，进一步的，所述DC/AC变换器为带工频变压器的DC/AC变换器；
DSP数字处理器模块，是用于统筹控制MPPT模块、PFC整流模块和DC/AC变换器的工作状态；
还包括市电优先模式和电池优先模式，且市电优先模式和电池优先模式根据实际需要可以通过面板选择不同的工作模式。
更为具体的，所述MPPT模块的输出端、PFC整流模块的输出端和蓄电池的输出端均与DC/AC变换器的输入端连接，所述蓄电池的输入端与MPPT模块的输出端连接。
实施例2
本发明提供了一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器的控制方法，包括以下步骤：
(一)当设置工作模式为电池优先模式时，此时的工作方式为：
a.当光伏能量充足时，光伏能量经MPPT模块控制后一部分经DC/AC变换器变换后给负载供电，而另一部分能量给蓄电池充电(参考图3)；
b.当光伏能量不足时，由光伏能量和蓄电池能量一起经DC/AC变换器变换后为负载供电(以上的工作状态时，市电和PFC整流模块均工作在待机状态，即，其输出电压比MPPT模块的输出电压及蓄电池的电压都低，所以不消耗市电能量)(参考图4)；
c.当光伏能量不足且蓄电池没电时，市电经PFC整流模块投入工作，市电能量与光伏能量一起经DC/AC变换器变换后为负载供电(参考图5)。
通过上述电池优先模式的设置，因本技术方案优先使用光伏能量，市电只是在光伏能量及蓄电池都不够时，再作为最后的补充供电，这种方法可充分利用光伏能量，大大减少用电费用，并且本技术方案中的DC/AC变换器一直处于工作状态，所以不存在转换中断，能为负载提供稳定的交流电源。
(二)当设置工作模块为市电优先模式时，此时的工作方式为：
d.当光伏能量充足时，光伏能量经MPPT模块控制后一部分能量经DC/AC变换器变换后给负载供电，而另一部分能量给蓄电池充电(此时，市电和PFC整流模块均工作在待机状态，即，其输出电压比MPPT模块的输出电压及蓄电池的电压都低，所以不消耗市电能量)(参考图3)；
e.当光伏能量不足时，市电经PFC整流模块投入工作，市电能量与光伏能量一起经DC/AC变换器变换后为负载供电(参考图5)；
f.当光伏能量不足且市电断电时，由光伏能量和电池能量一起经DC/AC变换器变换后为负载供电(参考图4)。
通过上述市电优先模式的设置，因本技术方案优先使用光伏能量，当光伏能量不够时，市电补充供电，当市电断电时，蓄电池再作为最后的补充供电，这种方法可充分利用光伏能量，大大减少蓄电池的充电次数，最大限度提高蓄电池的使用寿命。
更为具体的，本发明的MPPT模块、PFC整流模块、DC/AC变换器、蓄电池和DSP数字处理器模块均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器，包括光伏板、市电和蓄电池，其特征在于，还包括：
MPPT模块，是用于控制光伏能量的输入及最大功率点跟踪；
PFC整流模块，是用于控制市电能量的输入、整流及功率因数校正；
DC/AC变换器，是用于将经MPPT模块、PFC整流模块和蓄电池处理后的直流电变换成负载所需的交流电；
DSP数字处理器模块，是用于统筹控制MPPT模块、PFC整流模块和DC/AC变换器的工作状态；
还包括市电优先模式和电池优先模式，且市电优先模式和电池优先模式根据实际需要可以通过面板选择不同的工作模式。
2.根据权利要求1所述的一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器，其特征在于：所述DC/AC变换器为带工频变压器的DC/AC变换器。
3.根据权利要求1所述的一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器，其特征在于：所述MPPT模块的输出端、PFC整流模块的输出端和蓄电池的输出端均与DC/AC变换器的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器，其特征在于：所述蓄电池的输入端与MPPT模块的输出端连接。
5.一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(一)当设置工作模式为电池优先模式时，此时的工作方式为：
a.当光伏能量充足时，光伏能量经MPPT模块控制后一部分经DC/AC变换器变换后给负载供电，而另一部分能量给蓄电池充电；
b.当光伏能量不足时，由光伏能量和蓄电池能量一起经DC/AC变换器变换后为负载供电；
c.当光伏能量不足且蓄电池没电时，市电经PFC整流模块投入工作，市电能量与光伏能量一起经DC/AC变换器变换后为负载供电；
(二)当设置工作模块为市电优先模式时，此时的工作方式为：
d.当光伏能量充足时，光伏能量经MPPT模块控制后一部分能量经DC/AC变换器变换后给负载供电，而另一部分能量给蓄电池充电；
e.当光伏能量不足时，市电经PFC整流模块投入工作，市电能量与光伏能量一起经DC/AC变换器变换后为负载供电；
f.当光伏能量不足且市电断电时，由光伏能量和电池能量一起经DC/AC变换器变换后为负载供电。
6.根据权利要求5所述的一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器的控制方法，其特征在于：在步骤b的工作状态时，市电和PFC整流模块均工作在待机状态，即，其输出电压比MPPT模块的输出电压及蓄电池的电压都低，所以不消耗市电能量。
7.根据权利要求5所述的一种光伏与市电同时互补供电的储能离网逆变器的控制方法，其特征在于：在步骤d的工作状态时，市电和PFC整流模块均工作在待机状态，即，其输出电压比MPPT模块的输出电压及蓄电池的电压都低，所以不消耗市电能量。
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