专利名称：光伏逆变器的市电补偿装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光伏逆变发电系统，尤其是一种光伏逆变器的市电补偿装置。
背景技术：
当今社会生产发展规模日益壮大，对能源的需求也在不断增长。传统的三大能源石油、煤炭和天然气的总量有限，即将面临枯竭，同时还会造成环境污染和温室效应。相比之下，太阳能作为ー种可再生资源，因为其无污染、分布广泛且辐射量高，被国际社会公认为最理想的新能源之一。光伏发电则是目前高效利用太阳能的最佳途径之一，深入研究光伏发电技术，提高发电效率有着重大的理论和现实意义。传统的光伏逆变器一般由太阳能光伏电池、储能元件、控制器、变压器、逆变电路 和滤波电路等组成。光伏电池的能量来源于太阳，而光照条件各地不一，同时受云层及地球自转的影响，总是处于变化的状态。为了保证光照等外界因素不会影响负载的正常运行，势必要采取一定的措施稳定光伏电池的输出功率。目前普遍采取储能技术来平衡光伏电池的输出功率，而在光伏发电行业应用比较广泛的是铅酸蓄电池储能。当光伏发电系统配备铅酸蓄电池时，光伏电池产生的多余能量存入蓄电池中，并在光照不足时与光伏电池一起供电。存在的问题是，使用蓄电池储能需要考虑蓄电池组所占用的空间，以及更换蓄电池所需的维护费用。另外，处理废弃蓄电池的费用也是很高昂的，过高的成本制约了光伏行业的发展，使得光伏发电难以大范围推广。
发明内容
为了克服已有光伏发电系统的发电效率较低、成本较高的不足，本发明提供ー种发电效率较高、降低成本的光伏逆变器的市电补偿装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种光伏逆变器的市电补偿装置，包括太阳能光伏板、DC/DC变换器、逆变器和交流负载，所述太阳能光伏板与DC/DC变换器连接，所述DC/DC变换器与逆变器连接，所述逆变器与交流负载连接；所述市电补偿装置还包括市电补偿控制器和AC/DC变换器，市电网与AC/DC变换器连接，所述AC/DC变换器与逆变器连接，所述AC/DC变换器与市电补偿控制器连接，所述市电补偿控制器与DC/DC变换器相连，其中，所述市电补偿控制器中，当光伏电池输出功率不足时接入市电，起始时刻有U。〉^，光伏电池和市电侧变换器进行换流，I。上升，Ib下降；光伏电池输出电流下降即光伏电池工作点右移，Ub开始上升；在Ib下降到零之前，Uc=Ub, Ib不再下降；调节市电侧变换器的输出或光照增强使UcXUb,光伏电池和市电侧变换器再次换流，Ib上升，下降；光伏电池输出电流上升即光伏电池工作点左移，Ub开始下降；如果在I。下降到零之前依然有UcXUb,市电退出供电，否则在I。下降到零之前，Uc=Ub, I。不再下降。本发明的有益效果主要表现在(I)市电补偿方式可以提前光伏发电系统的起始供电时刻，延长光伏发电系统的工作时间；
(2)市电补偿方式能够充分利用处于补偿范围内的太阳能，提高发电效率；(3)市电补偿方式不需要配备高功率的光伏电池，在减少供电时间或提高市电补偿百分比的前提下甚至可以降低光伏电池的功率等级，減少成本；( 4 )市电补偿方式不需要考虑储能电池占用的空间，也不会造成环境污染。
图I为基于市电补偿的光伏逆变器拓补结构图。图2为市电补偿装置功率平衡原理示意图。图3为基于市电补偿的光伏逆变器工作流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进ー步描述。參照图I 图3，一种光伏逆变器的市电补偿装置，包括太阳能光伏板、DC/DC变换器、逆变器和交流负载，所述太阳能光伏板与DC/DC变换器连接，所述DC/DC变换器与逆变器连接，所述逆变器与交流负载连接；所述市电补偿装置还包括市电补偿控制器和AC/DC变换器，市电网与AC/DC变换器连接，所述AC/DC变换器与逆变器连接，所述AC/DC变换器与市电补偿控制器连接，所述市电补偿控制器与DC/DC变换器，其中，市电补偿控制器能够根据当前工作情况决定是否开启补偿功能，确保光伏电池的利用率达到最高。图I为基于市电补偿的光伏逆变器拓补结构图。当两个电压源并联时只有两者的输出电压完全一致才能同时向外输出功率，否则只有输出电压高的电压源向外输出功率。考虑如图2所示电路，光伏电池与AC/DC变换器通过ニ极管并联后向负载供电，Ub、Ib,Pb分别为光伏电池的输出电压、电流和功率，U。、I。、P。分别为AC/DC变换器的输出电压、电流和功率，U、I、P分别为负载上的电压、电流和功率。光伏电池输出功率不足的情况下才接入市电，因此起始时刻有υ。〉'，光伏电池和市电侧变换器进行换流，I。上升，Ib下降。光伏电池输出电流下降即光伏电池工作点右移，Ub开始上升。因光伏电池的开路电压必定高于U。，在Ib下降到零之前，Uc=Ub, Ib不再下降。调节市电侧变换器的输出或光照增强使UcXUb,光伏电池和市电侧变换器再次换流，Ib上升，I。下降。光伏电池输出电流上升即光伏电池工作点左移，Ub开始下降。如果在I。下降到零之前依然有UcXUb,意味着光伏电池已经能够单独支撑负载的供电，市电可以退出供电，否则在I。下降到零之前，U。= Ub, I。不再下降。综上所述，在光伏电池输出功率不足吋，无论是光照还是U。发生变化都有Uc=Ub,而Ib不受I。的约束，与正常情况下ー样仅是Ub及光照、温度的函数，Pb=UbX Ib，因此Pb也仅与Ub及光照、温度有夫，改变U。，Pb也随之改变。因为P。= P-Pb,所以市电侧变换器仅输出光伏电池不足部分的功率。图2为市电补偿装置功率平衡原理示意图。系统工作时，光伏电池在阳光照射下产生电能，电能无需保存在储能元件中，而是由市电补偿控制装置检测此时光伏电池的输出功率。如果功率足够则直接由DC/DC变换提升至所需电压，经稳压后逆变，再经过滤波达到220V/50HZ的市电标准，供给负载；如果光伏电池功率不足，开启市电补偿功能，由市电补全不足的功率，经由AC/DC变换至直流稳压，再进行逆变，滤波后同样能达到市电的标准。图3为基于市电补偿的光伏逆变器工作流程图。
权利要求
1.一种光伏逆变器的市电补偿装置，包括太阳能光伏板、DC/DC变换器、逆变器和交流负载，所述太阳能光伏板与DC/DC变换器连接，所述DC/DC变换器与逆变器连接，所述逆变器与交流负载连接；其特征在于所述市电补偿装置还包括市电补偿控制器和AC/DC变换器，市电网与AC/DC变换器连接，所述AC/DC变换器与逆变器连接，所述AC/DC变换器与市电补偿控制器连接，所述市电补偿控制器与DC/DC变换器，其中，所述市电补偿控制器中， 当光伏电池输出功率不足时接入市电，起始时刻有1>队，光伏电池和市电侧变换器进行换流，I。上升，Ib下降；光伏电池输出电流下降即光伏电池工作点右移，Ub开始上升；在Ib下降到零之前，Ub=Uc, Ib不再下降； 调节市电侧变换器的输出或光照增强使UcXUb,光伏电池和市电侧变换器再次换流，Ib上升，I。下降；光伏电池输出电流上升即光伏电池工作点左移，Ub开始下降；如果在I。下降到零之前依然有UcXUb,市电退出供电，否则在I。下降到零之前，Ub = U。，I。不再下降。
全文摘要
一种光伏逆变器的市电补偿装置，包括太阳能光伏板、DC/DC变换器、逆变器和交流负载，所述太阳能光伏板与DC/DC变换器连接，所述DC/DC变换器与逆变器连接，所述逆变器与交流负载连接；所述市电补偿装置还包括市电补偿控制器和AC/DC变换器，市电网与AC/DC变换器连接，所述AC/DC变换器与逆变器连接，所述AC/DC变换器与市电补偿控制器连接，所述市电补偿控制器与DC/DC变换器。本发明提供一种发电效率较高、降低成本的光伏逆变器的市电补偿装置。
文档编号H02J9/06GK102856973SQ201210329659
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者陈国定, 薛东, 黄学宇, 饶宁 申请人:浙江工业大学