CN116345512A - 一种光储系统及缓启动方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种光储系统及缓启动方法，光储系统包括：升降压电路、主开关、输入电容、DCAC变换器和控制器；升降压电路的输入端用于通过主开关连接储能电池；升降压电路的输出端连接直流母线，DCAC变换器的输入端连接直流母线；输入电容连接在升降压电路的输入端；控制器，用于在闭合主开关之前，控制升降压电路工作，利用直流母线的能量为输入电容充电，输入电容的电压与储能电池的电压一致时闭合主开关。当输入电容的电压与储能电池的电压差在预设电压范围内时，控制主开关闭合，这样不会造成主开关较大的电流冲击，从而保护主开关的安全，而且本申请提供的光储系统，省去了缓启电路，节省了缓启电路的成本。

Description

一种光储系统及缓启动方法
技术领域
本申请涉及新能源技术领域，具体涉及一种光储系统及缓启动方法。
背景技术
目前，光伏发电应用越来越广泛，而且越来越多的家庭开始使用光伏，同时还配备储能电池，例如，白天光伏发电较多时给储能电池充电，晚上，电池放电给负载或反馈给电网。
光伏组串和储能电池分别经升压电路和升降压电路接入直流母线，再经DCAC变换器接入电网或用户负载。储能电池一般经过主开关连接升降压电路。
现有技术中，为了避免储能电池在主开关吸合时存在较大冲击电流导致主开关触点烧蚀失效或黏连，一般在主开关的两端并联预充电缓启电路，该预充电缓启电路通常包括串联的开关和缓启电阻。
缓启电路增加了光储系统的硬件成本和体积，同时预充电过程增加了电量损失。另外，预充电时间受限于电阻阻值，导致储能电池的充放电响应速度较慢。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种光储系统及缓启动方法，能够在不需要缓启电路的情况下，实现缓启的功能。
本申请提供一种光储系统，包括：升降压电路、主开关、输入电容、DCAC变换器和控制器；
升降压电路的输入端用于通过主开关连接储能电池；升降压电路的输出端连接直流母线，DCAC变换器的输入端连接直流母线；输入电容连接在升降压电路的输入端；
控制器，用于在闭合主开关之前，控制升降压电路工作，利用直流母线的能量为输入电容充电，输入电容的电压与储能电池的电压一致时闭合主开关。
优选地，升降压电路为双向升降压电路；
直流母线电压大于储能电池的电压时，控制器，具体用于控制双向升降压电路工作于降压模式给输入电容充电；
直流母线电压小于储能电池的电压时，控制器，具体用于控制双向升降压电路工作于升压模式给输入电容充电。
优选地，还包括：升压电路和ACDC电源变换器；
升压电路的输入端用于连接光伏组串，升压电路的输出端连接直流母线；
ACDC电源变换器的输入端用于连接电网，ACDC电源变换器的输出端用于连接直流母线；
控制器，具体用于直流母线电压小于预设电压时，控制ACDC电源变换器从电网向直流母线传递能量，为输入电容充电。
优选地，还包括：二极管和DCDC电源变换器；
ACDC电源变换器的输出端连接二极管的阳极，二极管的阴极连接直流母线；
DCDC电源变换器连接直流母线；
ACDC电源变换器或DCDC电源变换器用于为控制器供电。
优选地，ACDC电源变换器为直流母线提供能量为输入电容充电时，ACDC电源变换器为控制器供电，其余由DCDC电源变换器为控制器供电。
本申请提供一种光储系统的缓启动方法，光储系统包括：升降压电路、主开关、输入电容和DCAC变换器；
升降压电路的输入端用于通过主开关连接储能电池；升降压电路的输出端连接直流母线，DCAC变换器的输入端连接直流母线；输入电容连接在升降压电路的输入端；
在闭合主开关之前，控制升降压电路工作，利用直流母线的能量为输入电容充电，输入电容的电压与储能电池的电压一致时，闭合主开关。
优选地，升降压电路为双向升降压电路；
控制器控制升降压电路工作，利用直流母线的能量为输入电容充电，具体包括：
直流母线电压大于储能电池的电压时，控制双向升降压电路工作于降压模式利用直流母线的能量给输入电容充电；
直流母线电压小于储能电池的电压时，控制双向升降压电路工作于升压模式利用直流母线的能量给输入电容充电。
优选地，光储系统还包括：升压电路和ACDC电源变换器；升压电路的输入端用于连接光伏组串，升压电路的输出端连接直流母线；ACDC电源变换器的输入端用于连接电网，ACDC电源变换器的输出端用于连接直流母线；
利用直流母线的能量为输入电容充电，具体包括：
直流母线电压小于预设电压时，控制ACDC电源变换器从电网向直流母线传递能量，利用直流母线的能量为输入电容充电。
优选地，光储系统还包括：二极管和DCDC电源变换器；ACDC电源变换器的输出端连接二极管的阳极，二极管的阴极连接直流母线；DCDC电源变换器连接直流母线；
还包括：
控制ACDC电源变换器或DCDC电源变换器用于为控制器供电。
优选地，控制ACDC电源变换器或DCDC电源变换器用于为控制器供电，具体包括：
ACDC电源变换器在直流母线能量无法支撑DCDC电源变换器工作时为控制器供电，其余由DCDC电源变换器为控制器供电。
由此可见，本申请具有如下有益效果：
本申请提供的光储系统，在主开关闭合前，控制升降压电路工作，利用直流母线的能量给输入电容充电，不论直流母线电压大于储能电池的电压，还是小于储能电池的电压，都可以实现对输入电容的预充电。当输入电容的电压与储能电池的电压差在预设电压范围内时，控制主开关闭合，这样不会造成主开关较大的电流冲击，从而保护主开关的安全，而且本申请提供的光储系统，省去了缓启电路，节省了缓启电路的成本。
附图说明
图1为一种光储系统的示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种光储系统的示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种光储系统的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种光储系统的缓启动方法的流程图。
具体实施方式
本申请实施例提供的光储系统既包括光伏组串，又包括储能电池。
参见图1，该图为一种光储系统的示意图。
光伏组串连接DCDC电路100的输入端，DCDC电路100的输出端连接DCAC变换器300的输入端。储能电池经过主开关K1连接升降压电路200的输入端，缓启电路400并联在主开关K1的两端。升降压电路200的输出端连接DCAC变换器300的输入端。
其中，DCDC电路100的输入端连接输入电容C1，升降压电路200的输入端连接输入电容C2。
光伏组串的电压用Vpv表示，储能电池的电压用Vbat表示，直流母线的电压用Vbus表示。
以DCDC电路100为升压电路为例进行介绍，例如为Boost电路，包括主功率管Q11、二极管D12和电感L11，主功率管Q11还包括反并联二极管D11。有太阳光时，光伏组串输出电能，DCDC电路100将光伏组串的输出电压升压后输出给直流母线，同时还可以经过升降压电路200给储能电池充电。在夜间，光伏组串不输出电能时，储能电池可以为直流母线提供电能。另外，在白天，光伏组串和储能电池也可以一起给直流母线提供能量。DCAC变换器300的输出端可以连接电网，也可以连接负载。
升降压电路200包括第一开关管Q21、第二开关管Q22和电感L21，其中，第一开关管Q21包括反并联二极管D21。第二开关管Q22包括反并联二极管D22。
缓启电路400包括串联的开关K2(或二极管)和缓启电阻R1。
缓启电路400的工作原理为：先闭合开关K2，通过缓启电路400对输入电容C2进行充电，当输入电容C2的电压Vc2充电至接近储能电池的电压Vbat时，闭合主开关K1，然后断开K2，这样可以降低主开关K1闭合时的冲击电流，以避免主开关K1的失效风险。
但是，缓启电路增加系统的硬件成本，而且缓启电阻消耗能量，造成电量损失。
本申请实施例提供的光储系统，不设置缓启电路，能够在不需要缓启电路的情况下，实现缓启的功能。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
参见图2，该图为本申请实施例提供的另一种光储系统的示意图。
本实施例提供的光储系统，包括：升降压电路200、主开关K1、输入电容C2、DCAC变换器300和控制器500；
该光储系统不再在主开关的两端设置缓启电路。
升降压电路200的输入端用于通过主开关K1连接储能电池；升降压电路200的输出端连接直流母线，DCAC变换器300的输入端连接直流母线；输入电容C2连接在升降压电路200的输入端；
控制器500，用于在闭合主开关K1之前，控制升降压电路200工作，利用直流母线的能量为输入电容C2充电，输入电容C2的电压与储能电池的电压Vbat一致时闭合主开关K1。
升降压电路200为双向升降压电路；即直流母线电压Vbus可以大于储能电池的电压Vbat，也可以小于储能电池的电压Vbat。
直流母线电压Vbus大于储能电池的电压Vbat时，控制器500，具体用于控制双向升降压电路200工作于降压模式给输入电容C2充电；
直流母线电压Vbus小于储能电池的电压Vbat时，控制器500，具体用于控制双向升降压电路200工作于升压模式给输入电容C2充电。
在主开关K1闭合前，给输入电容充电，不论直流母线电压大于储能电池的电压，还是小于储能电池的电压，都可以实现对输入电容的预充电。当输入电容的电压与储能电池的电压差在预设电压范围内时，才停止给输入电容充电，控制主开关K1闭合，这样不会造成主开关较大的电流冲击，从而保护主开关的安全，而且本申请实施例提供的光储系统，省去了缓启电路，节省了缓启电路的成本。
本申请实施例具体不限定直流母线的能量来源，例如白天有太阳光时，直流母线的能量可以来源于光伏组串，当夜间，没有太阳光时，直流母线的能量可以来源于电网。应该理解，本申请实施例提供的光储系统，还包括：DCDC电路100，DCDC电路100可以为升压电路，例如Boost电路。
下面结合附图进行详细介绍。
参见图3，该图为本申请实施例提供的又一种光储系统的示意图。
本申请实施例提供的光储系统，还包括：升压电路和ACDC电源变换器600；
本实施例中以DCDC电路100包括升压电路为例进行介绍，升压电路的输入端用于连接光伏组串，升压电路的输出端连接直流母线。
ACDC电源变换器600的输入端用于连接电网，ACDC电源变换器600的输出端用于连接直流母线；
控制器，具体用于直流母线电压小于预设电压时，控制ACDC电源变换器600从电网向直流母线传递能量，为输入电容C2充电。
直流母线电压小于预设电压，说明此时光伏组串输出的能量比较少，不足以给输入电容进行预充电，可以利用ACDC电源变换器600为直流母线提供能量，升降压电路200利用直流母线的能量为输入电容C2进行预充电。
本申请实施例提供的光储系统，ACDC电源变换器600的输出端有一路直接连接直流母线，从而可以为直流母线进行供电。
本实施例提供的光储系统，还包括：二极管D1和DCDC电源变换器700；
ACDC电源变换器600的输出端连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接直流母线；
DCDC电源变换器700连接直流母线；
ACDC电源变换器600或DCDC电源变换器700用于为控制器500供电。
本实施例提供的光储系统，ACDC电源变换器600为直流母线提供能量为输入电容C2充电时，ACDC电源变换器600为控制器500供电，其余由DCDC电源变换器700为控制器500供电。为降低损耗，优先让DCDC电源变换器700不工作，仅ACDC电源变换器600输出直流母线提供能量时，可以由ACDC电源变换器600为控制器500供电。
当ACDC电源变换器600为直流母线提供能量时，可以将直流母线电压抬升到第一设定值，第一设定值可以大于交流电网的线电压峰值，这样在闭合交流开关(以三相交流电网为例，三相交流开关为Ka、Kb和Kc)时，即可降低交流开关闭合时带来的冲击电流。
另外，在交流开关闭合前，控制器500可根据采样的电网电压幅值和相位信息，控制DCAC变换器300在其交流输出端口产生与电网电压同相位且幅值基本相等的电压，进而可实现交流开关闭合时的无冲击电流，实现缓启动。
本申请实施例设置ACDC电源变换器600为直流母线提供能量的优势在于，夜间光伏组串没有能量输出，且储能电池已放电完的极端工况下，ACDC电源变换器600实现对直流母线电压的建立，进而可以实现DCAC变换器300的自启动及控制器升降压电路200对C2的预充电。
基于以上实施例提供的一种光储系统，本申请实施例还提供一种光储系统的缓启动方法，下面结合附图进行详细介绍。
参见图4，该图为本申请实施例提供的一种光储系统的缓启动方法的流程图。
本实施例提供的光储系统的缓启动方法，光储系统包括：升降压电路、主开关、输入电容和DCAC变换器；
升降压电路的输入端用于通过主开关连接储能电池；升降压电路的输出端连接直流母线，DCAC变换器的输入端连接直流母线；输入电容连接在升降压电路的输入端；
S401：在闭合主开关之前，控制升降压电路工作，利用直流母线的能量为输入电容充电；
S402：输入电容的电压与储能电池的电压一致时，闭合主开关。
本申请提供的光储系统的缓启动方法，在主开关闭合前，给输入电容充电，不论直流母线电压大于储能电池的电压，还是小于储能电池的电压，都可以实现对输入电容的预充电。当输入电容的电压与储能电池的电压差在预设电压范围内时，才停止给输入电容充电，控制主开关闭合，这样不会造成主开关较大的电流冲击，从而保护主开关的安全。
本实施例提供的方法，升降压电路为双向升降压电路；
控制升降压电路工作，利用直流母线的能量为输入电容充电，具体包括：直流母线电压大于储能电池的电压时，控制双向升降压电路工作于降压模式利用直流母线的能量给输入电容充电；直流母线电压小于储能电池的电压时，控制双向升降压电路工作于升压模式利用直流母线的能量给输入电容充电。
光储系统还包括：升压电路和ACDC电源变换器；升压电路的输入端用于连接光伏组串，升压电路的输出端连接直流母线；ACDC电源变换器的输入端用于连接电网，ACDC电源变换器的输出端用于连接直流母线；
利用直流母线的能量为输入电容充电，具体包括：直流母线电压小于预设电压时，控制ACDC电源变换器从电网向直流母线传递能量，利用直流母线的能量为输入电容充电。
光储系统还包括：二极管和DCDC电源变换器；ACDC电源变换器的输出端连接二极管的阳极，二极管的阴极连接直流母线；DCDC电源变换器连接直流母线；
该方法还包括：控制ACDC电源变换器或DCDC电源变换器用于为控制器供电。
控制ACDC电源变换器或DCDC电源变换器用于为控制器供电，具体包括：ACDC电源变换器在直流母线能量无法支撑DCDC电源变换器工作时，ACDC电源变换器为控制器供电，其余由DCDC电源变换器为控制器供电。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光储系统，其特征在于，包括：升降压电路、主开关、输入电容、DCAC变换器和控制器；
所述升降压电路的输入端用于通过所述主开关连接储能电池；所述升降压电路的输出端连接直流母线，所述DCAC变换器的输入端连接所述直流母线；所述输入电容连接在所述升降压电路的输入端；
所述控制器，用于在闭合所述主开关之前，控制所述升降压电路工作，利用所述直流母线的能量为所述输入电容充电，所述输入电容的电压与所述储能电池的电压一致时闭合所述主开关。
2.根据权利要求1所述的光储系统，其特征在于，所述升降压电路为双向升降压电路；
所述直流母线电压大于储能电池的电压时，所述控制器，具体用于控制所述双向升降压电路工作于降压模式给所述输入电容充电；
所述直流母线电压小于所述储能电池的电压时，所述控制器，具体用于控制所述双向升降压电路工作于升压模式给所述输入电容充电。
3.根据权利要求1或2所述的光储系统，其特征在于，还包括：升压电路和ACDC电源变换器；
所述升压电路的输入端用于连接光伏组串，所述升压电路的输出端连接所述直流母线；
所述ACDC电源变换器的输入端用于连接电网，所述ACDC电源变换器的输出端用于连接所述直流母线；
所述控制器，具体用于所述直流母线电压小于预设电压时，控制所述ACDC电源变换器从电网向所述直流母线传递能量，为所述输入电容充电。
4.根据权利要求3所述的光储系统，其特征在于，还包括：二极管和DCDC电源变换器；
所述ACDC电源变换器的输出端连接所述二极管的阳极，所述二极管的阴极连接所述直流母线；
所述DCDC电源变换器连接所述直流母线；
所述ACDC电源变换器或所述DCDC电源变换器用于为所述控制器供电。
5.根据权利要求4所述的光储系统，其特征在于，所述ACDC电源变换器为所述直流母线提供能量为所述输入电容充电时，所述ACDC电源变换器为所述控制器供电，其余由所述DCDC电源变换器为所述控制器供电。
6.一种光储系统的缓启动方法，其特征在于，所述光储系统包括：升降压电路、主开关、输入电容和DCAC变换器；
所述升降压电路的输入端用于通过所述主开关连接储能电池；所述升降压电路的输出端连接直流母线，所述DCAC变换器的输入端连接所述直流母线；所述输入电容连接在所述升降压电路的输入端；
在闭合所述主开关之前，控制所述升降压电路工作，利用所述直流母线的能量为所述输入电容充电，所述输入电容的电压与所述储能电池的电压一致时，闭合所述主开关。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述升降压电路为双向升降压电路；
所述控制器控制所述升降压电路工作，利用所述直流母线的能量为所述输入电容充电，具体包括：
所述直流母线电压大于储能电池的电压时，控制所述双向升降压电路工作于降压模式利用所述直流母线的能量给所述输入电容充电；
所述直流母线电压小于所述储能电池的电压时，控制所述双向升降压电路工作于升压模式利用所述直流母线的能量给所述输入电容充电。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述光储系统还包括：升压电路和ACDC电源变换器；所述升压电路的输入端用于连接光伏组串，所述升压电路的输出端连接所述直流母线；所述ACDC电源变换器的输入端用于连接电网，所述ACDC电源变换器的输出端用于连接所述直流母线；
所述利用所述直流母线的能量为所述输入电容充电，具体包括：
所述直流母线电压小于预设电压时，控制所述ACDC电源变换器从电网向所述直流母线传递能量，利用所述直流母线的能量为所述输入电容充电。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述光储系统还包括：二极管和DCDC电源变换器；所述ACDC电源变换器的输出端连接所述二极管的阳极，所述二极管的阴极连接所述直流母线；所述DCDC电源变换器连接所述直流母线；
还包括：
控制所述ACDC电源变换器或所述DCDC电源变换器用于为所述控制器供电。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，控制所述ACDC电源变换器或所述DCDC电源变换器用于为所述控制器供电，具体包括：
所述ACDC电源变换器在所述直流母线能量无法支撑所述DCDC电源变换器工作时为所述控制器供电，其余由所述DCDC电源变换器为所述控制器供电。
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