CN116780630A - 一种自带功率存储的光伏逆变器系统 - Google Patents
一种自带功率存储的光伏逆变器系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116780630A CN116780630A CN202310777139.6A CN202310777139A CN116780630A CN 116780630 A CN116780630 A CN 116780630A CN 202310777139 A CN202310777139 A CN 202310777139A CN 116780630 A CN116780630 A CN 116780630A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- output
- photovoltaic inverter
- photovoltaic
- buck
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 8
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1582—Buck-boost converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
- H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了一种自带功率存储的光伏逆变器系统，包括：光伏侧DC/DC变换器将光伏组件产生的电能转换成稳定可靠性的直流源输出，满足光伏逆变器供电、并网对直流侧电压要求；储能侧DC/DC变换器用于接收控制单元SOC实时信号，调整该电路输出端电压，实现电池组件的充放电功能；直流母线电容器实现光伏逆变器系统直流母线电压稳定；光伏逆变器接收控制单元SOC实时信号，调整光伏逆变器的响应时间和响应速度，实现光伏逆变器快速、准确的向电网输出功率；电压电流传感器为控制单元SOC实时提供光伏逆变器输入/输出端电压电流信号、直流母线电容的电压信号，光伏侧DC/DC输入/输出端电压电流信号，储能侧DC/DC输入/输出端电压电流信号。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电并网控制技术领域，具体涉及一种自带功率存储的光伏逆变器系统。
背景技术
新能源发电作为未来能源的重要形式，与国民经济发展、人民生活水平息息相关。目前，光伏发电机组容量接近新能源发电机组容量的一半，未来随着碳中和、碳达峰目标的临近，以光伏发电并网系统将成为未来能源结构中重要组成部分。
光伏发电来源不受限制，既可以在光照时间长、地广人稀的地方集中建设大型光伏电站，也可以在光照时间短、人口密集的城市楼顶建设小型的光伏发电并网系统，另外，光伏组件的成本相较于风电机组更能低，更适合家庭小型化发储送一体化方案，因此，以发储送一体化功能为特点的光伏逆变器系统成为未来光伏发电的主要形式之一。
光伏逆变器系统的功率输出具有非线性特征，与外界温度、光照条件、负载功率有关。为了充分利用有限的光照条件，光伏逆变器系统都采用了最大功率点跟踪控制技术(MPPT，Maximum Power Point Tracking)，这能够大幅提升光伏逆变器系统的能量转换效率。然而，受到并网电能质量的要求，光伏发电并不能够工作在最大功率点附近，而且由于光伏发电需就地消纳需求的存在，光伏逆变器系统需要调度电池组件作为维持该系统发储送功能的正常运行，但这会增加电池组件的循环次数，从而降低电池组件的使用寿命。另外，由于光照条件的限制，光伏逆变器系统输出具有白天输出功率波动较大、晚上全时段不发电、抗干扰能力弱、输出响应时间相对较慢、储能容量有限的特点，因此，需要一种能够提升光伏逆变器系统的有功调度、减少系统内电池组件的循环次数，提升光伏逆变器系统可靠性的方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，该系统通过提升直流母线电压将部分功率存储在直流母线电容中，当功率需求来临时，能够提升有功功率响应速度、增大有功功率，减少电池组件的循环次数，提高电池组件的寿命，进而解决了光伏逆变器系统需要调度电池组件作为维持该系统发储送功能的正常运行，但这会增加电池组件的循环次数，从而降低电池组件的使用寿命的问题。
(二)技术方案
为实现上述具备能够提升有功功率响应速度、增大有功功率，减少电池组件的循环次数，提高电池组件的寿命，本发明采用的具体技术方案如下：
一种自带功率存储的光伏逆变器系统，包括：光伏侧DC/DC变换器，储能侧DC/DC变换器，直流母线电容器，光伏逆变器，电压电流传感器，控制单元SOC，其中，
所述光伏侧DC/DC变换器的输入端为光伏组件的输出端，其输出端并联直流母线电容器，所述光伏侧DC/DC变换器将光伏组件产生的电能转换成稳定可靠性的直流源输出，满足光伏逆变器供电、并网对直流侧电压要求；
所述储能侧DC/DC变换器的输入端为电池组件，其输出端与直流母线电容器并联、光伏逆变器的输入端，所述储能侧DC/DC变换器用于接收控制单元SOC实时信号，调整该电路输出端电压，实现电池组件的充放电功能；
所述直流母线电容器与光伏侧DC/DC变换器的输出端、储能侧DC/DC变换器的输出端、光伏逆变器的输入端并联，所述直流母线电容器实现光伏逆变器系统直流母线电压稳定；
所述光伏逆变器的输入端并联直流母线电容器、储能侧DC/DC变换器的输出端，其输出端接入电网，所述光伏逆变器接收控制单元SOC实时信号，调整光伏逆变器的响应时间和响应速度，实现光伏逆变器快速、准确的向电网输出功率；
所述电压电流传感器输入端为光伏逆变器系统中电压、电流探头，输出端为控制单元SOC，所述电压电流传感器为控制单元SOC实时提供光伏逆变器输入/输出端电压电流信号、直流母线电容的电压信号，光伏侧DC/DC输入/输出端电压电流信号，储能侧DC/DC输入/输出端电压电流信号；
所述控制单元SOC的输入端为电压电流传感器的输出端，其输出端为光伏侧DC/DC变换器控制端、储能侧DC/DC变换器控制端、光伏逆变器控制端，所述控制单元SOC通过控制光伏侧DC/DC变换器、储能侧DC/DC变换器、光伏逆变器的输出，实现直流母线电容的充电和放电功能，提升光伏逆变器输出功率响应速度和电池组件的寿命。
优选的，所述光伏侧DC/DC变换器，由Boost升压电路实现，其中，Boost升压电路的输入端与光伏组件的输出端连接，其输出端与直流母线电容器连接，实现光伏组件电能的输出。
优选的，所述储能侧DC/DC变换器，由Buck/Boost降压/升压电路实现，其中，Buck/Boost降压/升压电路的输入端与电池组件的输出端连接，其输出端与直流母线电容器连接，满足电池组件的输入和输出。
优选的，所述直流母线电容器，由多个电容依次串/并联，组成耐压和容量达到系统设计要求的电容器，直流母线电容器与Boost升压电路、Buck/Boost降压/升压电路、光伏逆变器并联。
优选的，所述光伏逆变器，包括：DC/AC变换器、低通滤波器。其中，DC/AC变换器的输入端与直流母线电容器并联，DC/AC的输出端与低通滤波器输入端连接，低通滤波器输出端与电网连接。
优选的，所述低通滤波器，用于滤去高频开关信号，一般采用LCL拓扑结构，也可采用LC拓扑结构、L拓扑结构。
优选的，所述控制单元SOC，实现Boost升压电路、Buck/Boost降压/升压电路、光伏逆变器的控制系统设计，包括：PI控制器、输入参考值计算、电压电流传感器采样；实现MPPT算法，促使光伏组件以最大功率输出；功率存储/快速输出算法，促使光伏逆变器系统输出功率快速响应和提高电池组件使用寿命。
优选的，所述一种自带功率存储的光伏逆变器系统在突变负载工况下，可减少电池充放电调度次数，从而提升电池的工作寿命。
优选的，所述Boost升压电路控制器，采用MPPT算法和控制器，采用闭环控制方式，通过控制单元SOC给定电路内部开关器件控制端占空比信号，使输出端电压提升至控制单元SOC设定值，实现与Buck/Boost降压/升压电路、光伏逆变器之间的电能交互。
优选的，所述Buck/Boost降压/升压电路，利用控制器，采用闭环控制方式，通过控制单元SOC给定电路内部开关器件控制端占空比信号，使得输出端电压提升/降低至控制单元SOC设定值，实现与Boost升压电路、光伏逆变器之间的电能交互。
优选的，所述DC/AC变换器，利用控制器，采用双闭环控制系统设计，通过控制单元SOC给定电路内部开关器件占空比信号，使得直流电变换为控制单元SOC设置的交流输出，实现与电网之间的电能交互。
优选的，所述Boost升压电路MPPT算法、闭环控制系统实现步骤包括：
步骤1：计算PV参考值：通过MPPT算法获得光伏组件PV端的电压参考VPVref和功率PPVref；
步骤2：获取PV端电压输出电流参考值：PV端输出电压参考值VPVref和实际输出电压值VPV经过PV电压闭环控制系统输出得到光伏PV端输出电流参考值IPVref1，PV端输出功率参考值PPVref和实际输出功率PPV经过PV功率闭环控制系统输出得到光伏PV端输出电流参考值IPVref2；
步骤3：选择PV端输出电流参考值IPVref：将PV端输出电流参考值IPVref1和PV功率闭环控制系统输出参考值IPVref2比较，得到PV端输出电流参考值IPVref1＝min{IPVref1，IPVref2}。
步骤4：生成Boost升压电路开关信号：PV端输出电流参考值IPVref和实际输出电流值IPV经电流控制环节得到Boost升压电路开关信号。
优选的，所述Buck/Boost降压/升压电路闭环控制系统实现步骤包括：
步骤1：电压外环：直流母线电压参考值Vbusref和直流母线电压实际值Vbus经电压控制器得到Buck/Boost降压/升压电路输出电流参考值Ioutref；
步骤2：电流内环：Buck/Boost降压/升压电路输出电流参考值Ioutref和光伏逆变器输出电流实际值Iout经电流控制器得到Buck/Boost降压/升压电路驱动信号调制波；
步骤3：驱动信号调制波经调制环节生成PWM信号输入Buck/Boost降压/升压电路开关器件控制端。
优选的，所述DC/AC逆变器的电压电流双闭环控制实现步骤包括：
步骤1：电压外环：直流母线电压参考值Vbusref和直流母线电压实际值Vbus经电压控制器得到光伏逆变器输出电流参考值Iref；
步骤2：电流内环：光伏逆变器输出电流参考值Iref和光伏逆变器输出电流实际值I经电流控制器得到DC/AC电路驱动信号调制波；
步骤3：驱动信号调制波经调制环节生成PWM信号输入DC/AC电路输出电流I。
优选的，所述功率存储/快速输出算法实现步骤包括：
步骤1：首先测量直流母线电压Vbus1，通过MPPT算法获得Boost升压电路的参考值VPVref；
步骤2：根据VPVref和Vbus1值，控制单元SOC提升Boost升压电路的信号占空比，提升Boost升压电路的输出端的电压；
步骤3：SOC测量直流母线电压，若此时直流母线电压达到预设值Vbus2，与此同时SOC将Vbus2值赋给Buck/Boost降压/升压电路控制器的输出电压值参考值，提升Buck/Boost降压/升压电路的输出端电压；
步骤4：SOC根据光伏逆变器系统的直流母线电压，通过W＝∫ΔP＝C*(V2bus1-V2bus2)dt公式计算存储在直流母线电容中的电量；
步骤5：SOC根据直流母线电容中存储的电量，通过计算输入功率参考值Pref和功率闭环控制器的PI限幅环节的幅值，将Pref输入至功率闭环PI控制器和调整该PI控制器限幅值，将该功率控制的输出Vbusnet给到光伏逆变器电压电流闭环系统；
步骤6：功率PI控制器输出的Vbusnet作为光伏逆变器电压外环参考值的输入，进而控制电流参考值，加快了电压外环的响应时间和增大了光伏逆变器的输出电流；
步骤7：若此时直流母线电压未达到预设值Vbus2，则SOC判断继续充电，即跳转至步骤2进行。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种计算机硬盘保护装置，具备以下有益效果：
该系统通过提升直流母线电压将部分功率存储在直流母线电容中，当功率需求来临时，能够提升有功功率响应速度、增大有功功率，减少电池组件的循环次数，提高电池组件的寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的自带功率存储的光伏逆变器系统结构框图；
图2为本发明实施例的光伏逆变器结构示意图；
图3为本发明实施例的MPPT的控制算法示意图；
图4为本发明实施例的Boost升压电路闭环控制系统示意图；
图5为本发明实施例的Buck/Boost降压/升压电路闭环控制系统示意图；
图6为本发明实施例的DC/AC变换器的电压电流双闭环组成示意图；
图7为本发明实施例的功率存储/快速输出功能示意图；
图8为本发明实施例的功率存储/快速输出直流母线电压变化示意图；
图9为本发明实施例的功率存储/快速输出算法流程图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图，这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
如图1所示，一种自带功率存储的光伏逆变器系统，其特征在于，包括：光伏侧DC/DC变换器(1)，储能侧DC/DC变换器(2)，直流母线电容器(3)，光伏逆变器(4)，电压电流传感器(5)，控制单元SOC(6)，其中，所述光伏侧DC/DC变换器(1)，由Boost升压电路实现，其中，Boost升压电路(1)的输入端与光伏组件的输出端连接，其输出端与直流母线电容器连接，实现光伏组件电能的输出。所述储能侧DC/DC变换器(2)，由Buck/Boost降压/升压电路实现，其中，Buck/Boost降压/升压电路(2)的输入端与电池组件的输出端连接，其输出端与直流母线电容器(3)连接，满足电池组件的输入和输出控制。所述直流母线电容器(3)与Boost升压电路(1)的输出端、Buck/Boost降压/升压电路(2)的输出端、光伏逆变器(4)的输入端并联，所述直流母线电容器(3)实现光伏逆变器系统直流母线电压稳定；所述光伏逆变器(4)的输入端并联直流母线电容器(3)、Buck/Boost降压/升压电路(2)的输出端，其输出端接入电网，所述光伏逆变器(4)接收控制单元SOC(6)实时信号，调整光伏逆变器(4)的响应时间和响应速度，实现光伏逆变器(4)快速、准确的向电网输出功率；所述电压电流传感器(5)输入端为光伏逆变器系统中电压、电流探头，输出端为控制单元SOC(6)，所述电压电流传感器(5)为控制单元SOC(6)实时提供光伏逆变器(4)输入/输出端电压电流信号、直流母线电容(3)的电压信号，Boost升压电路(1)输入/输出端电压电流信号，Buck/Boost降压/升压电路(2)输入/输出端的电压电流信号；所述控制单元SOC(6)的输入端为电压电流传感器的输出端，其输出端为Boost升压电路(1)控制端、Buck/Boost降压/升压电路(2)控制端、光伏逆变器(4)控制端，所述控制单元SOC通过控制Boost升压电路(1)、Buck/Boost降压/升压电路(2)、光伏逆变器(4)的输出，实现直流母线电容(3)的充电和放电功能，提升光伏逆变器(4)输出功率响应速度和电池组件的寿命。
所述直流母线电容器(3)，由多个电容依次串/并联，组成耐压和容量达到系统设计要求的电容器，直流母线电容器(3)与Boost升压电路(1)、Buck/Boost降压/升压电路(2)、光伏逆变器(4)并联。
所述控制单元SOC(6)，实现Boost升压电路(1)、Buck/Boost降压/升压电路(2)、光伏逆变器(4)的控制系统设计，包括：PI控制器、参考值计算、电压电流传感器采样，MPPT计算，功率存储/快速输出算法实现。
如图2所示，所述光伏逆变器(4)，包括：DC/AC变换器(7)、低通滤波器(8)。其中，DC/AC变换器(7)的输入端与直流母线电容器(3)并联，DC/AC变换器(7)的输出端与低通滤波器(8)输入端连接，低通滤波器(8)输出端与电网连接；所述低通滤波器(8)，用于滤去高频开关信号，一般采用LCL拓扑结构，也可采用LC拓扑结构、L拓扑结构。
如图3，4所示，所述Boost升压电路MPPT算法、闭环控制系统实现步骤包括：
步骤1：计算PV参考值：通过MPPT算法获得光伏组件PV端的电压参考VPVref和功率PPVref；
步骤2：获取PV端电压输出电流参考值：PV端输出电压参考值VPVref和实际输出电压值VPV经过PV电压闭环控制系统输出得到光伏PV端输出电流参考值IPVref1，PV端输出功率参考值PPVref和实际输出功率PPV经过PV功率闭环控制系统输出得到光伏PV端输出电流参考值IPVref2；
步骤3：选择PV端输出电流参考值IPVref：将PV端输出电流参考值IPVref1和PV功率闭环控制系统输出参考值IPVref2比较，得到PV端输出电流参考值IPVref1＝min{IPVref1，IPVref2}。
步骤4：生成Boost升压电路开关信号：PV端输出电流参考值IPVref和实际输出电流值IPV经电流控制环节得到Boost升压电路开关信号。
如图5所示，所述Buck/Boost降压/升压电路闭环控制系统实现步骤包括：
步骤1：电压外环：直流母线电压参考值Vbusref和直流母线电压实际值Vbus经电压控制器得到Buck/Boost降压/升压电路输出电流参考值Ioutref；
步骤2：电流内环：Buck/Boost降压/升压电路输出电流参考值Ioutref和光伏逆变器输出电流实际值Iout经电流控制器得到Buck/Boost降压/升压电路驱动信号调制波；
步骤3：驱动信号调制波经调制环节生成PWM信号输入Buck/Boost降压/升压电路开关器件控制端。
如图6所示，所述DC/AC逆变器的电压电流双闭环控制实现步骤包括：
步骤1：电压外环：直流母线电压参考值Vbusref和直流母线电压实际值Vbus经电压控制器得到光伏逆变器输出电流参考值Iref；
步骤2：电流内环：光伏逆变器输出电流参考值Iref和光伏逆变器输出电流实际值I经电流控制器得到DC/AC电路驱动信号调制波；
步骤3：驱动信号调制波经调制环节生成PWM信号输入DC/AC电路输出电流I。
如图7所示，所述功率存储/快速输出算法实现步骤包括：
步骤1：首先测量直流母线电压Vbus1，通过MPPT算法获得Boost升压电路的参考值VPVref；
步骤2：根据VPVref和Vbus1值，控制单元SOC提升Boost升压电路的信号占空比，提升Boost升压电路的输出端的电压；
步骤3：SOC测量直流母线电压，若此时直流母线电压达到预设值Vbus2，与此同时SOC将Vbus2值赋给Buck/Boost降压/升压电路控制器的输出电压值参考值，提升Buck/Boost降压/升压电路的输出端电压；
步骤4：如图8所示，SOC根据光伏逆变器系统的直流母线电压，通过W＝∫ΔP＝C*(V2bus1-V2bus2)dt公式计算存储在直流母线电容中的电量；
步骤5：如图9所示，SOC根据直流母线电容中存储的电量，通过计算输入功率参考值Pref和功率闭环控制器的PI限幅环节的幅值，将Pref输入至功率闭环PI控制器和调整该PI控制器限幅值，将该功率控制的输出Vbusnet给到光伏逆变器电压电流闭环系统；
步骤6：功率PI控制器输出的Vbusnet作为光伏逆变器电压外环参考值的输入，进而控制电流参考值，加快了电压外环的响应时间和增大了光伏逆变器的输出电流。
步骤7：若此时直流母线电压未达到预设值Vbus2，则SOC判断继续充电，即跳转至步骤2进行。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (8)
1.一种自带功率存储的光伏逆变器系统，其特征在于，包括：光伏侧DC/DC变换器，储能侧DC/DC变换器，直流母线电容器，光伏逆变器，电压电流传感器，控制单元SOC，其中，
所述光伏侧DC/DC变换器的输入端为光伏组件的输出端，其输出端并联直流母线电容器，所述光伏侧DC/DC变换器将光伏组件产生的电能转换成稳定可靠性的直流源输出，满足光伏逆变器供电、并网对直流侧电压要求；
所述储能侧DC/DC变换器的输入端为电池组件，其输出端与直流母线电容器并联、光伏逆变器的输入端，所述储能侧DC/DC变换器用于接收控制单元SOC实时信号，调整该电路输出端电压，实现电池组件的充放电功能；
所述直流母线电容器与光伏侧DC/DC变换器的输出端、储能侧DC/DC变换器的输出端、光伏逆变器的输入端并联，所述直流母线电容器实现光伏逆变器系统直流母线电压稳定；
所述光伏逆变器的输入端并联直流母线电容器、储能侧DC/DC变换器的输出端，其输出端接入电网，所述光伏逆变器接收控制单元SOC实时信号，调整光伏逆变器的响应时间和响应速度，实现光伏逆变器快速、准确的向电网输出功率；
所述电压电流传感器输入端为光伏逆变器系统中电压、电流探头，输出端为控制单元SOC，所述电压电流传感器为控制单元SOC实时提供光伏逆变器输入/输出端电压电流信号、直流母线电容的电压信号，光伏侧DC/DC输入/输出端电压电流信号，储能侧DC/DC输入/输出端电压电流信号；
所述控制单元SOC的输入端为电压电流传感器的输出端，其输出端为光伏侧DC/DC变换器控制端、储能侧DC/DC变换器控制端、光伏逆变器控制端，所述控制单元SOC通过控制光伏侧DC/DC变换器、储能侧DC/DC变换器、光伏逆变器的输出，实现直流母线电容的充电和放电功能，提升光伏逆变器输出功率响应速度和电池组件的寿命。
2.根据权利要求1所述的一种自带功率存储的光伏逆变器系统，其特征在于：所述光伏侧DC/DC变换器，由Boost升压电路实现，其中，Boost升压电路的输入端与光伏组件的输出端连接，其输出端与直流母线电容器连接，实现光伏组件电能的输出；
所述储能侧DC/DC变换器，由Buck/Boost降压/升压电路实现，其中，Buck/Boost降压/升压电路的输入端与电池组件的输出端连接，其输出端与直流母线电容器连接，满足电池组件的输入和输出；
所述直流母线电容器，由多个电容依次串/并联，组成耐压和容量达到系统设计要求的电容器，直流母线电容器与Boost升压电路、Buck/Boost降压/升压电路、光伏逆变器并联；
所述光伏逆变器，包括：DC/AC变换器、低通滤波器，其中，DC/AC变换器的输入端与直流母线电容器并联，DC/AC的输出端与低通滤波器输入端连接，低通滤波器输出端与电网连接；
所述低通滤波器，用于滤去高频开关信号，一般采用LCL拓扑结构，也可采用LC拓扑结构、L拓扑结构。
3.根据权利要求1所述的一种自带功率存储的光伏逆变器系统，其特征在于：所述控制单元SOC，实现Boost升压电路、Buck/Boost降压/升压电路、光伏逆变器的控制系统设计，包括：PI控制器、输入参考值计算、电压电流传感器采样；实现MPPT算法，促使光伏组件以最大功率输出；功率存储/快速输出算法，促使光伏逆变器系统输出功率快速响应和提高电池组件使用寿命，在突变负载工况下，可减少电池充放电调度次数，从而提升电池的工作寿命。
4.根据权利要求3所述的一种自带功率存储的光伏逆变器系统，其特征在于：所述Boost升压电路控制器，采用MPPT算法和控制器，采用闭环控制方式，通过控制单元SOC给定电路内部开关器件控制端占空比信号，使输出端电压提升至控制单元SOC设定值，实现与Buck/Boost降压/升压电路、光伏逆变器之间的电能交互；
所述Buck/Boost降压/升压电路，利用控制器，采用闭环控制方式，通过控制单元SOC给定电路内部开关器件控制端占空比信号，使得输出端电压提升/降低至控制单元SOC设定值，实现与Boost升压电路、光伏逆变器之间的电能交互；
所述DC/AC变换器，利用控制器，采用双闭环控制系统设计，通过控制单元SOC给定电路内部开关器件占空比信号，使得直流电变换为控制单元SOC设置的交流输出，实现与电网之间的电能交互。
5.根据权利要求4所述的一种自带功率存储的光伏逆变器系统，其特征在于：所述Boost升压电路MPPT算法、闭环控制系统实现步骤包括：
步骤1：计算PV参考值：通过MPPT算法获得光伏组件PV端的电压参考VPVref和功率PPVref；
步骤2：获取PV端电压输出电流参考值：PV端输出电压参考值VPVref和实际输出电压值VPV经过PV电压闭环控制系统输出得到光伏PV端输出电流参考值IPVref1，PV端输出功率参考值PPVref和实际输出功率PPV经过PV功率闭环控制系统输出得到光伏PV端输出电流参考值IPVref2；
步骤3：选择PV端输出电流参考值IPVref：将PV端输出电流参考值IPVref1和PV功率闭环控制系统输出参考值IPVref2比较，得到PV端输出电流参考值IPVref1＝min{IPVref1，IPVref2}。
步骤4：生成Boost升压电路开关信号：PV端输出电流参考值IPVref和实际输出电流值IPV经电流控制环节得到Boost升压电路开关信号。
6.根据权利要求4所述的一种自带功率存储的光伏逆变器系统，其特征在于：所述Buck/Boost降压/升压电路闭环控制系统实现步骤包括：
步骤1：电压外环：直流母线电压参考值Vbusref和直流母线电压实际值Vbus经电压控制器得到Buck/Boost降压/升压电路输出电流参考值Ioutref；
步骤2：电流内环：Buck/Boost降压/升压电路输出电流参考值Ioutref和光伏逆变器输出电流实际值Iout经电流控制器得到Buck/Boost降压/升压电路驱动信号调制波；
步骤3：驱动信号调制波经调制环节生成PWM信号输入Buck/Boost降压/升压电路开关器件控制端。
7.根据权利要求4所述的一种自带功率存储的光伏逆变器系统，其特征在于：所述DC/AC逆变器的电压电流双闭环控制实现步骤包括：
步骤1：电压外环：直流母线电压参考值Vbusref和直流母线电压实际值Vbus经电压控制器得到光伏逆变器输出电流参考值Iref；
步骤2：电流内环：光伏逆变器输出电流参考值Iref和光伏逆变器输出电流实际值I经电流控制器得到DC/AC电路驱动信号调制波；
步骤3：驱动信号调制波经调制环节生成PWM信号输入DC/AC电路输出电流I。
8.根据权利要求4～6所述的一种自带功率存储的光伏逆变器系统，其特征在于：所述功率存储/快速输出算法实现步骤包括：
步骤1：首先测量直流母线电压Vbus1，通过MPPT算法获得Boost升压电路的参考值VPVref；
步骤2：根据VPVref和Vbus1值，控制单元SOC提升Boost升压电路的信号占空比，提升Boost升压电路的输出端的电压；
步骤3：SOC测量直流母线电压，若此时直流母线电压达到预设值Vbus2，与此同时SOC将Vbus2值赋给Buck/Boost降压/升压电路控制器的输出电压值参考值，提升Buck/Boost降压/升压电路的输出端电压；
步骤4：SOC根据光伏逆变器系统的直流母线电压，通过W＝∫ΔP＝C*(V2bus1-V2bus2)dt公式计算存储在直流母线电容中的电量；
步骤5：SOC根据直流母线电容中存储的电量，通过计算输入功率参考值Pref和功率闭环控制器的PI限幅环节的幅值，将Pref输入至功率闭环PI控制器和调整该PI控制器限幅值，将该功率控制的输出Vbusnet给到光伏逆变器电压电流闭环系统；
步骤6：功率PI控制器输出的Vbusnet作为光伏逆变器电压外环参考值的输入，进而控制电流参考值，加快了电压外环的响应时间和增大了光伏逆变器的输出电流；
步骤7：若此时直流母线电压未达到预设值Vbus2，则SOC判断继续充电，即跳转至步骤2进行。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310777139.6A CN116780630A (zh) | 2023-06-28 | 2023-06-28 | 一种自带功率存储的光伏逆变器系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310777139.6A CN116780630A (zh) | 2023-06-28 | 2023-06-28 | 一种自带功率存储的光伏逆变器系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116780630A true CN116780630A (zh) | 2023-09-19 |
Family
ID=88011326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310777139.6A Pending CN116780630A (zh) | 2023-06-28 | 2023-06-28 | 一种自带功率存储的光伏逆变器系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116780630A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117039970A (zh) * | 2023-10-08 | 2023-11-10 | 深圳鹏城新能科技有限公司 | 一种储能电路的控制方法、储能电路及储能设备 |
| CN117335497A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-01-02 | 锦浪科技股份有限公司 | 一种光伏储能系统模式控制方法 |
-
2023
- 2023-06-28 CN CN202310777139.6A patent/CN116780630A/zh active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117039970A (zh) * | 2023-10-08 | 2023-11-10 | 深圳鹏城新能科技有限公司 | 一种储能电路的控制方法、储能电路及储能设备 |
| CN117039970B (zh) * | 2023-10-08 | 2024-02-02 | 深圳鹏城新能科技有限公司 | 一种储能电路的控制方法、储能电路及储能设备 |
| CN117335497A (zh) * | 2023-11-27 | 2024-01-02 | 锦浪科技股份有限公司 | 一种光伏储能系统模式控制方法 |
| CN117335497B (zh) * | 2023-11-27 | 2024-03-01 | 锦浪科技股份有限公司 | 一种光伏储能系统模式控制方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | The stand-alone PV generation system with parallel battery charger | |
| CN116780630A (zh) | 一种自带功率存储的光伏逆变器系统 | |
| CN101431246B (zh) | 一种提高小功率光伏电池输出效率的装置及方法 | |
| CN101917016A (zh) | 储能型级联多电平光伏并网发电控制系统 | |
| JP2014512170A (ja) | 優先度別電気供給機能を備える制御されたコンバータアーキテクチャ | |
| CN102527569A (zh) | 基于风光互补的音乐喷泉系统 | |
| CN102081419B (zh) | 一种太阳能光伏发电系统的自动调压电路及方法 | |
| CN202856652U (zh) | 一种光伏扬水逆变器及光伏扬水系统 | |
| Liang et al. | Simulation analysis of grid-connected AC/DC hybrid microgrid | |
| Thomas et al. | Control strategy for a pv-wind based standalone dc microgrid with hybrid energy storage system | |
| CN103441555A (zh) | 一种基于mppt控制的蓄电池充电控制方法 | |
| CN108899987B (zh) | 一种具有mppt功能的太阳能充电控制电路 | |
| CN103633875B (zh) | 一种光伏扬水逆变器及其控制方法、及光伏扬水系统 | |
| Slouma et al. | Frequency separation model based on infinite-impulse response filter applied to hybrid power generation intended for residential sector | |
| Nayar | Control and interfacing of bi-directional inverters for off-grid and weak grid photovoltaic power systems | |
| Deshmukh et al. | Modelling and analysis of PV standalone system with energy management scheme | |
| CN109787213B (zh) | 供电系统及其实现方法 | |
| CN107069924B (zh) | 一种共用铝电极的太阳能电池-超级电容器件的充放电电路及其控制方法 | |
| CN114944692A (zh) | 一种梯次动力电池耦合超级电容器的储供能系统及方法 | |
| Utomo et al. | Optimizing of the installed capacity of hybrid renewable energy with a modified MPPT model. | |
| CN108695841A (zh) | 一种小功率独立光伏发电系统控制方法及其主电路 | |
| Hassan et al. | Stability Assessment of Renewable Energy-based DC Microgrids for Offshore Applications | |
| Tariq et al. | PV Fed Battery and Ultra-Capacitor Based Hybrid Energy Storage for Powering Marine Loads | |
| Masenge et al. | Modeling and control of solar PV with battery energy storage for rural electrification | |
| CN102195295A (zh) | 风、光、柴、蓄电池混合离并网双用系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |