一种用于储能型光伏离网系统的逆变器系统及其控制方法与流程

本发明涉及光伏电网系统，尤其涉及一种用于储能型光伏离网系统的逆变器系统及其控制方法。

背景技术

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

光伏发电的主要原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为n型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成p型半导体。当p型和n型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到p－n结后，空穴由p极区往n极区移动，电子由n极区向p极区移动，形成电流。

光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体，与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。

现有技术中，采用的光伏发电，主要是将太阳能电池组产生的电能经过逆变器进行直流到交流的一个转换，然后将转换后的交流电并入电网中，实现太阳能发电的作用，然后通过对上传到电网的电能进行计量，给使用光伏发电的用户给予供电补偿。

而不具有将电能实现储存，且同时给用户的交直流设备提供电能的作用，且电气保护功能薄弱，存在安全隐患。

因此，需要研发一种能储备电能，并且能安全可靠的给交直流设备供电的储能型光伏离网系统的逆变器系统及其控制方法。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术的不足，提供一种能储备电能，并且能安全可靠的给交直流设备供电的储能型光伏离网系统的逆变器系统及其控制方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于储能型光伏离网系统的逆变器系统，所述储能型光伏离网系统包括逆变器系统，所述逆变器系统包括至少一组光伏电能采集逆变模块，所述光伏电能采集逆变模块包括太阳能电池组，所述太阳能电池组通过正负极输出端输出电能，所述正负极输出端之间设置有短路器模块，所述正负极输出端连接有电压检测装置，所述电压检测装置连接有逆变器控制器，所述逆变器控制器电气连接有蓄电池，所述蓄电池分为两路输出，一路输出给所述调压装置，所述调压装置给直流负载供电，另一路输出给所述逆变器，将直流电转换成交流电；所述储能型光伏离网系统还包括与所述光伏电能采集逆变模块中逆变器电连接的交流柜操作及保护模块，所述交流柜操作及保护模块将交流电输送给离网系统保护模块，所述离网系统保护模块将汇集的交流电输送给调节稳压装置，通过所述调节稳压装置给家用交流电网供电。

本发明一个较佳实施例中，短路器模块包括一组串接的开关和阻抗，所述阻抗两端并联设置有一个反向二极管。

本发明一个较佳实施例中，交流柜操作及保护模块包括与所述逆变器电连接的第一断路器，以及与所述第一断路器电气连接并将所述逆变器输出的交流电汇集的第一母线，所述第一母线输出端连接有第一电流互感器，所述第一电流互感器连接有第二断路器，所述第二断路器将电能传送给离网系统保护模块；所述第一母线输出端上还电连接有保护电路。

本发明一个较佳实施例中，所述离网系统保护模块包括与所述交流柜操作及保护模块电连接的第三断路器，所述第三断路器将交流电输出给第二母线，所述第二母线输出端连接有第二电流互感器，所述第二电流互感器后连接有第四断路器，所述第四断路器将电能传送给第三电流互感器，所述第三电流互感器连接有隔离开关，所述隔离开关将电能传送给调节稳压装置；所述第二母线输出端上还电连接有保护电路；所述第三电流互感器还连接有计量装置。

本发明一个较佳实施例中，计量装置包括分别与所述第三电流互感器电气连接的第五断路器、电能表、数据采集装置、以及通信装置。

本发明一个较佳实施例中，保护电路，包括一个熔断器，所述熔断器与避雷器一端串接，且所述避雷器另一端保护接地。

本发明一个较佳实施例中，太阳能电池组采用多片太阳能电池板串接而成。

本发明一个较佳实施例中，用于储能型光伏离网系统的逆变器系统的控制方法：所述一组光伏电能采集逆变模块通过太阳能电池组将太阳能转化成电能，再通过电压检测装置对该支路的电能进行检测，检测的信息传送给逆变器控制器，通过逆变器控制器对短路器模块实现开断控制，然后逆变器控制器将电能输送给蓄电池，通过蓄电池对电能进行储存，同时蓄电池一方面将直流电输送给调压装置再将直流电输送给直流负载供电；另一方面蓄电池连接逆变器，通过逆变器将蓄电池输出的直流电转换成交流电，经过交流柜操作及保护模块，然后通过离网系统保护模块将交流电输送给调节稳压装置，然后经过调节稳压装置将交流电输送给家用交流电网。

用于储能型光伏离网系统的逆变器系统的控制方法：进一步的,通过逆变器控制器对短路器模块中的开关实现开断控制，短路器模块中太阳能电池组的电压超过阈值电压时，经由阻抗和二极管消耗来自太阳能电池组的多余的能量，一旦来自太阳能电池组的电压达到刚要阈值电压时，则通过断开开关来关断短路器模块。

用于储能型光伏离网系统的逆变器系统的控制方法：更进一步的,第一断路器、第二断路器、第三断路器、第四断路器、第五断路器、隔离开关均对电路实现分级保护；所述第一母线、第二母线均实现电能的汇集。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明有益效果：

1、本发明的用于储能型光伏离网系统的逆变器系统，然后能对太阳能电池组产生的电能质量进行一个监控，再通过逆变器控制器对电能质量进行调节，然后能够将太阳能电池组产生的电能实现存储后，给交直流设备提供直流/交流电能。

2、具有多级保护，首先是在光伏电能采集逆变模块中设置有短路器模块调节电能质量，其次通过交流柜操作及保护模块以及离网系统保护模块中的断路器以及母线对每一级的设备进行分级保护。同时在交流柜操作及保护模块以及离网系统保护模块中设置有保护电路，保护电路包括一个熔断器，与所述熔断器与避雷器一端串接，且所述避雷器另一端保护接地。对整个系统实现了全方位的保护。

3、断路器有灭弧装置，故断路器能够带负荷操作，不但能操作负荷电流，还能操作故障（短路）电流；隔离开关没有灭弧装置，虽然规程规定其可以操作于负荷电流；但隔离开关结构简单，从外观上能一眼看出其运行状态，检修时有明显断开点。因此将断路器和隔离开关配合使用，能更好的满足电气安全性能，提升电气操作的安全性和实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的优选实施例的结构示意图；

图2是本发明的优选实施例中其中一组光伏电能采集逆变模块的结构示意图；

图中：1-光伏电能采集逆变模块,11-太阳能电池组,12-短路器模块,121-开关,122-阻抗,123-二极管,13-电压检测装置,14-逆变器控制器,15-蓄电池,151-调压装置，152-直流负载，16-逆变器,2-交流柜操作及保护模块,21-第一断路器,22-第一电流互感器,23-第二断路器,24-熔断器,25-避雷器,26-第一母线,3-离网系统保护模块,31-第三断路器，34-第二电流互感器，35-第四断路器，36-第三电流互感器，361-计量装置，362-电能表，363-数据采集装置，364-通信装置，365-第五断路器，37-第二母线，38-隔离开关,4-调节稳压装置,5-家用交流电网。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1、2所示，一种用于储能型光伏离网系统的逆变器系统，包括至少一组家用交流电网5，家用交流电网5连接有调节稳压装置4，给家用交流电网5输电提供保护的离网系统保护模块3，离网系统保护模块3输出端连接有调节稳压装置4，离网系统保护模块3输入端连接有至少一组交流柜操作及保护模块2，交流柜操作及保护模块2输入端连接有逆变器系统，逆变器系统包括多组用于产生电能的光伏电能采集逆变模块1；光伏电能采集逆变模块1包括采用多片太阳能电池板串接而成的太阳能电池组11，太阳能电池组11通过正负极输出端输出电能，正负极输出端之间设置有短路器模块12，正负极输出端连接有电压检测装置13，电压检测装置13连接有逆变器控制器14，逆变器控制器14电气连接有蓄电池15，蓄电池15分为两路输出，一路输出给调压装置151，调压装置151给直流负载152供电，另一路输出给逆变器16，逆变器16将直流电转换成交流电，且将交流电输送给交流柜操作及保护模块2，交流柜操作及保护模块2将交流电输送给离网系统保护模块3，离网系统保护模块3将汇集的交流电输送给调节稳压装置4，通过调节稳压装置4给家用交流电网5供电。

具体的，交流柜操作及保护模块2包括与逆变器16电连接的第一断路器21，以及与第一断路器21电连接并将逆变器16输出的交流电汇集的第一母线26，第一母线26输出端连接有第一电流互感器22，第一电流互感器22连接有第二断路器23，第二断路器23将电能传送给离网系统保护模块3；第一母线26输出端上还电气连接一路保护电路。

具体的，离网系统保护模块3包括与交流柜操作及保护模块2电连接的第三断路器31，第三断路器31将交流电输出给第二母线37，第二母线37输出端连接有第二电流互感器34，第二电流互感器34连接有第四断路器35，第四断路器35将电能传送给第三电流互感器36，第三电流互感器36连接有隔离开关38，隔离开关38将电能传送给调节稳压装置4；第二母线37输出端上还电气连接一路保护电路；所述第三电流互感器36还连接有计量装置361。

进一步的，计量装置361包括分别与第三电流互感器电气连接的第五断路器365、电能表362、数据采集装置363、以及通信装置364。

进一步的，短路器模块12包括一组串接的开关121和阻抗122，阻抗122上并联设置有一个反向二极管123。

进一步的，保护电路，包括一个熔断器24，熔断器24与避雷器25一端串接，且避雷器25另一端保护接地。

本发明一个较佳实施例中，用于储能型光伏离网系统的逆变器系统的控制方法：多组光伏电能采集逆变模块1通过太阳能电池组11将太阳能转化成电能，再通过电压检测装置13对该支路的电能进行检测，检测的信息传送给逆变器控制器14，通过逆变器控制器14对短路器模块12实现开断控制，然后逆变器控制器14将电能输送给蓄电池15，通过蓄电池15对电能进行储存，同时蓄电池15一方面将直流电输送给调压装置151再将直流电输送给直流负载152供电；另一方面蓄电池15连接逆变器16，通过逆变器16将蓄电池15输出的直流电转换成交流电，经过交流柜操作及保护模块2，然后通过离网系统保护模块3将交流电输送给调节稳压装置4，然后经过调节稳压装置4将交流电输送给家用交流电网5。进一步的,通过逆变器控制器14对短路器模块12中的开关121实现开断控制，短路器模块12中太阳能电池组11的电压超过阈值电压时，经由阻抗122和二极管123消耗来自太阳能电池组11的多余的能量，当来自太阳能电池组11的电压达到刚要阈值电压时，则通过断开开关121来关断短路器模块12。更进一步的,第一断路器21、第二断路器23、第三断路器31、第四断路器35、第五断路器365、隔离开关38均对电路实现分级保护；第一母线26、第二母线37均实现电能的分级汇集。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。