一种光储混合发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种光储混合发电系统，其不需要为光伏发电组件设置Boost电路，而是为光伏发电组件串接一防反二极管，当光伏发电组件不工作时，该防反二极管截止，从而达到了防止直流母线的能量倒灌至光伏发电组件的目的；由于防反二极管功率损耗远低于Boost电路，故现对于现有光储发电系统，本实用新型的功率损耗大大减小、发电效率大大提高，解决了现有技术的问题。
【专利说明】—种光储混合发电系统
【技术领域】
[0001 ] 本申请涉及光伏发电【技术领域】，尤其涉及一种光储混合发电系统。
【背景技术】
[0002]光储混合发电系统中，光伏发电组件PV与蓄电池Bat配合使用，以维持系统的稳定输出；常用拓扑结构为:光伏发电组件与蓄电池分别通过各自稳压控制电路(一般为DC/DC变换器)接于同一直流母线，作为一个分布式电源整体经同一逆变器接入交流侧并网。其中，光伏发电组件经Boost电路接入直流母线；当光伏发电组件工作时，通过该Boost电路保持光伏发电组件至直流母线的稳定输出电压，当光伏发电组件不工作时，由于Boost电路单向导通，故可防止母线电压倒灌至光伏发电组件。
[0003]上述拓扑结构虽具有功率密度高、成本低的优势，但由于Boost电路中包含了多个功率元件，增加了系统的功率损耗，影响了系统的发电效率；因此有必要提供一种功率损耗较低的稳压控制电路。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本申请目的在于提供一种光储混合发电系统，以解决现有系统中的Boost电路功率损耗大、导致系统发电效率低的问题。
[0005]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案:
[0006]—种光储混合发电系统，包括:光伏发电组件、防反二极管、蓄电池、双向直流变换电路和逆变器；
[0007]所述光伏发电组件的负输出端接于直流负母线，所述光伏发电组件的正输出端接于所述防反二极管的阳极，所述防反二极管的阴极接于直流正母线；
[0008]所述蓄电池经所述双向直流变换电路接于所述直流负母线和直流正母线；
[0009]所述逆变器的直流正输入端接于所述直流正母线，所述逆变器的直流负输入端接于所述直流负母线。
[0010]优选的，所述光储混合发电系统还包括交流变压器；
[0011]所述交流变压器的一侧与所述逆变器的交流侧连接，另一侧并入电网。
[0012]优选的，所述双向直流变换电路包括双向直流变换器BDC。
[0013]优选的，当所述双向直流变换电路中所述BDC的个数大于或等于2个时，所述BDC从蓄电池侧到直流母线侧依次级联连接。
[0014]优选的，所述级联连接的多个BDC中，按照级联顺序，所述BDC的耐压能力依次升高、耐流能力依次降低。
[0015]从上述的技术方案可以看出，本申请不需要为光伏发电组件设置Boost电路，而是为光伏发电组件串接一防反二极管，当光伏发电组件不工作时，该防反二极管截止，从而达到了防止直流母线的能量倒灌至光伏发电组件的目的；由于防反二极管功率损耗远低于Boost电路,故现对于现有光储发电系统,本申请实施例的功率损耗大大减小、发电效率大大提闻，解决了现有技术的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，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。
[0017]图1为本申请实施例提供的一种光储混合发电系统的结构图；
[0018]图2为本申请实施例提供的另一种光储混合发电系统的结构图；
[0019]图3为本申请实施例提供的以一个BDC作为双向直流变换电路的光储混合发电系统的结构图；
[0020]图4为本申请实施例提供的双向直流变换电路中具有多个BDC的光储混合发电系统的结构图。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0022]本申请实施例公开了一种光储混合发电系统，以解决现有系统中的Boost电路功率损耗大、导致系统发电效率低的问题。
[0023]参照图1，本申请实施例一提供的光储混合发电系统，包括:光伏发电组件(PV) 1、防反二极管2、蓄电池(Bat) 3、双向直流变换电路4和逆变器5。
[0024]其中，光伏发电组件I的负输出端PV-接于直流负母线，正输出端PV+接于防反二极管2的阳极；防反二极管2的阴极接于直流正母线。
[0025]蓄电池3经双向直流变换电路4接于所述直流负母线和直流正母线。
[0026]逆变器5的直流正输入端接于所述直流正母线，直流负输入端接于所述直流负母线。
[0027]上述光储混合发电系统中，当光伏发电组件I不工作时(如夜间)，直流母线电压Vbus高于光伏发电组件I的输出端电压Vpv，防反二极管2截止，从而防止了直流母线的能量倒灌至光伏发电组件1、造成发电组件损坏；当光伏发电组件I在线投入工作时(如日出期间)，Vpv上升至Vbus,防反二极管2导通，光伏发电组件I向逆变器输出电能。
[0028]由上述系统结构可知，本申请实施例不需要为光伏发电组件设置Boost电路，而是为光伏发电组件串接一防反二极管，当光伏发电组件不工作时，该防反二极管截止，从而达到了防止直流母线的能量倒灌至光伏发电组件I的目的；由于防反二极管功率损耗远低于Boost电路，故现对于现有光储发电系统，本申请实施例的功率损耗大大减小、发电效率大大提闻，解决了现有技术的问题。
[0029]下面结合图1，对本申请实施例所述的光储发电系统的工作过程及控制方式作进一步的描述。[0030]I)系统启动
[0031]若蓄电池3无能量或未接入本光储混合发电系统，则通过光伏发电组件I启动本光储混合发电系统，启动后进行最大功率点跟踪(MPPT)并维持直流母线电压Vbus稳定。
[0032]若光伏发电组件I未接入本光储混合发电系统，则先启动双向直流变换电路4，使其工作于升压模式，并将Vbus控制在预设的母线电压值(一般为满足并网要求的最低电压值)，进而启动逆变器5及整个光储混合发电系统。
[0033]在蓄电池工作状态下，启动光伏发电组件1、控制其在线投入工作；初始阶段，由于光伏发电组件I输出电压Vpv较低，低于直流母线电压Vbus,防反二极管2截止，防止了直流母线的能量倒灌至光伏发电组件I ;当Vpv上升至Vbus时，防反二极管2导通，光伏发电组件I向逆变器输出电能。
[0034]2)并网充电模式
[0035]当需要对蓄电池3进行并网充电时，通过逆变器5控制直流母线电压Vbus，维持在MPPT算法确定最大功率点电压，来自逆变器5和/或光伏发电组件I的能量存储至蓄电池3。
[0036]3)并网放电模式
[0037]当需要对蓄电池3进行并网放电时，控制双向直流变换电路工作于升压模式，使得蓄电池3和光伏发电组件I共同经逆变器5输出能量。
[0038]4)离网运行模式
[0039]当本光储混合发电系统离网，且蓄电池3和光伏发电组件I均处于工作状态时，通过双向直流变换电路4将直流母线电压Vbus维持在最大功率点电压；若负载功率较大，可控制蓄电池3工作于放电模式，若负载功率较小，可控制蓄电池3工作于充电模式，即光伏发电组件I同时向负载和蓄电池提供能量。
[0040]当本光储混合发电系统离网，且光伏发电组件I未接入本系统时，通过双向直流变换电路4将直流母线电压Vbus维持在预设的电压值，负载功率完全由蓄电池3提供。
[0041]参照图2，本申请实施例二提供了另一种光储混合发电系统，其包括:光伏发电组件(PV) 1、防反二极管2、蓄电池(Bat) 3、双向直流变换电路4、逆变器5和交流变压器6。
[0042]其中，光伏发电组件I的负输出端PV-接于直流负母线，正输出端PV+接于防反二极管2的阳极；防反二极管2的阴极接于直流正母线。
[0043]蓄电池3经双向直流变换电路4接于所述直流负母线和直流正母线。
[0044]逆变器5的直流正输入端接于所述直流正母线，直流负输入端接于所述直流负母线。
[0045]交流变压器6的一侧与逆变器5的交流侧连接，另一侧作为本光储混合发电系统的交流输出端、并入电网。
[0046]上述系统中，交流变压器6可起到隔离作用，且更易匹配光伏发电组件的输出电压，扩大了 Vpv的范围，Vpv最低可低至最低逆变电压(即电网电压直接折算至变压器低压侧的电压的最小值)，降低了逆变器的功率损耗。
[0047]具体的，交流变压器6可选用工频变压器。
[0048]另外，本申请实施例中，双向直流变换电路包括双向直流变压器(BDC);根据应用需求，BDC的个数可以为一个或多个。[0049]对于仅包含一个BDC的情况，系统结构及BDC的具体拓扑结构如图3所示；即单一BDC包括升压管Ql (即Boost管)、降压管Q2 (即Buck管)和电感L。
[0050]对于蓄电池电压可能低于光伏发电组件的额定工作电压的场合，双向直流变换电路优选采用多个BDC ;如图4所示，多个BDC从蓄电池侧到直流母线侧依次级联连接，即前级BDC的输出端与后级BDC的输入端连接(如图3中BDCl的输出端与BDC2的输入端连接)。任一 BDC均可采用图3中的BDC拓扑结构。
[0051]实际应用中，可设置图3所示系统的双向直流变换电路中的单级或某几级BDC工作，以适用于蓄电池电压VBat相对于Vpv低的较少的情况；具体的，可进行如下配置:
[0052]I)按照级联顺序，BDC的耐压能力依次升高、耐流能力依次降低；
[0053]2)根据当前的光伏发电组件的输出端电压Vpv、蓄电池电压VBat以及二者之比k(即k=Vpv/VBat)确定需要工作的BDC的级数和位置；具体确定原则为:k越大，需要工作的BDC的级数越多，Vpv越大，需要工作的BDC越靠近直流母线侧(耐压能力越高)；
[0054]3)对于不工作的BDC (BDC2、……BDCn)保持其升压管Ql断开，同时，当蓄电池放电时，通过外并一二极管，将各不工作的BDC旁路，或者通过相应BDC自身的电感L和Q2的体二极管将其旁路(若Q2为M0SFET，还可常开升压管Q2，以减小损耗);当蓄电池充电时，控制不工作的BDC的降压管Q2常开，以形成充电回路。
[0055]由以上描述可知，图4所示实施例通过设定需要工作的BDC的级数及位置，在不改变系统基本结构的前提下，增大了 Vpv和VBat可取值范围，尤其适用于Vpv和VBat变化范围均较大的场合。
[0056]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。
【权利要求】
1.一种光储混合发电系统，其特征在于，包括:光伏发电组件、防反二极管、蓄电池、双向直流变换电路和逆变器； 所述光伏发电组件的负输出端接于直流负母线，所述光伏发电组件的正输出端接于所述防反二极管的阳极，所述防反二极管的阴极接于直流正母线； 所述蓄电池经所述双向直流变换电路接于所述直流负母线和直流正母线； 所述逆变器的直流正输入端接于所述直流正母线，所述逆变器的直流负输入端接于所述直流负母线。
2.根据权利要求1所述的光储混合发电系统，其特征在于，还包括交流变压器； 所述交流变压器的一侧与所述逆变器的交流侧连接，另一侧并入电网。
3.根据权利要求1或2所述的光储混合发电系统，其特征在于，所述双向直流变换电路包括双向直流变换器BDC。
4.根据权利要求3所述的光储混合发电系统，其特征在于，当所述双向直流变换电路中所述BDC的个数大于或等于2个时，所述BDC从蓄电池侧到直流母线侧依次级联连接。
5.根据权利要求4所述的光储混合发电系统，其特征在于，所述级联连接的多个BDC中，按照级联顺序，所述BDC的耐压能力依次升高、耐流能力依次降低。
【文档编号】H02J3/38GK203734587SQ201420053420
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】张彦虎, 胡兵, 刘宝其, 申潭, 薛丽英, 程慕宇 申请人:阳光电源（上海）有限公司