一种用于户用光伏发电系统的冲击负荷补偿装置的制作方法

本实用新型属于光伏发电技术领域，尤其是一种用于户用光伏发电系统的冲击负荷补偿装置。

背景技术：

近年来，传统能源的日益枯竭和使用传统能源造成的巨大污染，如何提高能源利用效率、加强可再生能源的利用，成为解决能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间矛盾的必然选择。作为能源最清洁、最高效的利用方式之一，分布式发电技术利用各种可用的分散存在的能源进行发电供能，有助于充分利用各地丰富的清洁和可再生能源，向用户提供“绿色电力”，其研究日益受到各国关注。而户用光伏发电作为分布式发电的重要形式之一，已成为提高光伏发电渗透率和电网接纳光伏发电能力的重要手段之一，近年来发展迅速。在欧美等国，户用光伏发电系统已经得到了广泛应用；在我国，随着电网公司的大力支持，分布式光伏并网、补贴等相关配套政策的逐步到位，投资成本的下降以及环境保护意识的增强，国内居民业主的建设积极性不断提高，户用光伏发电项目数量显著增长。

西方发达国家在户用光伏发电应用方面起步较早，最早的户用光伏发电系统出现在上世纪80年代，在美国电力科学院的支持下，加德纳、菲尼克斯和卡尔斯巴德等地区就建设了一批户用光伏示范项目，为户用光伏发电接入技术积累了工程实践经验。经过二十余年的演变，大规模户用光伏的接入使电网承载更大的压力,电网接纳分布式光伏电源的能力已成为户用光伏行业的主要制约因素。

近年来，国内将分布式发电作为太阳能开发的重要发展趋势，强调即发即用、就近消纳。国家能源局在《可再生能源十二五规划》中提出：按照集中开发与分布式利用相结合的原则，积极推进太阳能的多元化利用，支持建设以“自发自用”为主要方式的分布式光伏发电，解决偏远地区用电和缺电问题。但是现有的光伏发电系统均存在无法满足冲击负荷启动需求，无法对冲击性负荷的 电能质量进行调控等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于户用光伏发电系统的冲击负荷补偿装置，不仅满足冲击负荷的启动电流需求，而且又能对冲击负荷的电能质量进行调控。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种用于户用光伏发电系统的冲击负荷补偿装置，包括电力电子变换器、超级电容、滤波器、可控开关以及辅助电源控制电路；所述电力电子变换器的输入端连接交流电源，该电力电子变换器的输出端连接滤波器和超级电容，所述滤波器通过可控开关进行交流输出并连接到用于户用光伏发电系统的冲击负荷上，所述辅助电源控制电路的输出端连接可控开关用于控制可控开关的关断。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型设置在光伏发电系统的交流母线与冲击负荷之间在光伏发电，通过在交流输入侧串联高频变压器及配套电力电子变换器和超级电容储能单元，实现对冲击负荷启动冲击电流的补偿以及冲击负荷异常状态的保护，同时补偿因冲击负荷造成的交流母线电压跌落或畸变，提高户用光伏系统带冲击负荷的能力，可广泛用于并网型、离网型、并离网切换型光伏及光伏-储能发电系统。

附图说明

图1是本实用新型的电路方框图；

图2是本实用新型的应用系统连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种用于户用光伏发电系统的冲击负荷补偿装置，如图1所示，包括电力电子变换器、超级电容、滤波器、可控开关以及辅助电源控制电路。交流电源连接在电力电子变换器的输入端，电力电子变换器的输出端连接滤波器和超级电容，滤波器通过可控开关进行交流输出并连接到冲击负荷上，所述辅助电源控制电路的输出端连接可控开关用于控制可控开关的关断。

本实用新型的工作原理为：通过高频变压器串入交流输入端，利用电力电子装置对高频变压器施加相应的正向或负向秒冲电压，利用滤波器实现脉冲电压的连续和平滑，然后通过可控开关连接至交流输出端，并最终实现给冲击负荷的补偿与保护。冲击负荷补偿装置从最大程度上提高了户用光伏发电系统带冲击负荷的能力，减少了因冲击负荷工作造成的交流母线电压跌落及畸变，从而提高整个光伏或光伏-储能发电系统的性能。

本冲击负荷补偿装置适用于所有离网型和并网型的光伏及光伏-储能发电系统。图2给出了使用本实用新型的户用光伏发电系统，该系统包括包括光伏电池板、储能单元、并网单元、交流电网、冲击负荷补偿装置、冲击负荷和其他负荷。所述光伏电池板和储能单元连接到并网单元上，该并网单元与交流电网、其他负荷及冲击负荷补偿装置相互连接，所述冲击负荷补偿装置输出端与冲击负荷相连接。该系统的工作过程为：

(1)交流输入侧有电压时，所述冲击负荷补偿装置从交流输入侧获得控制器所需能量，此时冲击负荷补偿装置控制器开始初始化；

(2)初始化完成后，冲击负荷补偿装置如果检测到交流输入电压值为正常值，则闭合可控开关，并检测交流输出电压、电流，以判断冲击负荷启动时刻；

(3)冲击负荷启动时，需要较大的峰值电流，甚至无功电流，此时冲击负荷补偿装置将根据交流输出电压、电流检测值进行闭合控制，其目标是保证交流输入侧电压的正弦化，同时尽量利用超级电容通过高频变压器提供负载所需脉冲电流；

(4)离网情况下，在冲击负荷稳定工作阶段，如果冲击负荷补偿装置检测到交流母线电压畸变超过设定值，冲击负荷补偿装置可以根据用户设定选择是否对电压进行补偿；

(5)如果冲击负荷所需峰值电流超过冲击负荷补偿装置所允许的最大电流，冲击负荷补偿装置将进行限流保护控制；

(6)如果冲击负荷在限流保护情况下无法正常工作，例如交流输出电压被严重拉低至保护下限值，则冲击负荷补偿装置停止工作并切断可控开关；

(7)初次启动失败，冲击负荷补偿装置将尝试多次重启(重启次数可由用 户设定)，当重启次数达到设定值之后，冲击负荷补偿装置将进入待机状态，直到用户手动重启，或者光伏发电系统给出重启信号。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。