一种光伏储能装置的逆变器和光伏储能装置的制作方法

本实用新型涉及光伏领域，尤其涉及一种光伏储能装置的逆变器和光伏储能装置。

背景技术：

光伏发电是太阳能转换为电能的过程，其输出功率受到太阳辐射强度、温度等环境因素的影响而剧烈变化，因此光伏电力输出的直流电不稳定，经过逆变器转换为的交流电也不稳定而且会产生谐波，使得接入电网或为交流负载供电时对电网造成冲击或者对负载的正常工作造成影响。

因此，现有技术有提供在光伏发电系统中配置储能电源，如图1所示，以平滑光伏电力输出，提升光伏电力质量。

此外，为了推进可再生能源利用，现有技术提出了由可再生能源、储能系统和负荷组成区域型电网，即微电网，作为独立的整体，既可以并网运行，也可以在离网状态下孤岛运行。具体是作为微网组成单元的储能系统是微电网中的能源缓冲环节，对微电网起着提高控制稳定性、提升微电网电能质量、维持微网的功率平衡、改善微电网抗干扰能力等重要作用。而且微电网中的储能系统在电网供电中断的情况下还可作应急备用。基于光伏发电的微电网结构如图2所示。

以上应用场景均需要光伏发电和储能电源供电相配合，通过逆变器向电网或负载提供稳定的交流电。但是储能电源如何向逆变器提供直流电，以实现和光伏输出直流电的配合，最终使逆变器向电网或负载提供稳定的交流电仍是需要解决的技术问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种光伏储能装置的逆变器和光伏储能装置，其能解决储能电源如何向逆变器提供直流电，以实现和光伏输出直流电的配合，最终使逆变器向电网或负载提供稳定的交流电的问题。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种光伏储能装置的逆变器，包括变压器、第一整流模块、第二整流模块、第一逆变模块、第二逆变模块，以及用于连接光伏模块的第一光伏接口和第二光伏接口；

所述变压器包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组，所述原边绕组用于连接储能电源；所述第一副边绕组、第一整流模块和第一逆变模块依次连接，所述第二副边绕组、第二整流模块和第二逆变模块依次连接；

所述第一光伏接口位于所述第一整流模块和第一逆变模块之间，所述第二光伏接口位于所述第二整流模块和第二逆变模块之间。

进一步地，所述第一逆变模块包括第一输出端和第二输出端，所述第二逆变模块包括第三输出端和第四输出端；

所述第二输出端连接于所述第三输出端，所述第一输出端和第四输出端输出交流电；或者，所述第一输出端连接于所述第三输出端，所述第二输出端连接于所述第四输出端，所述第一输出端和第二输出端输出交流电。

进一步地，所述第一逆变模块和第二逆变模块均包括全桥逆变电路。

进一步地，所述储能电源的输出为直流电，所述逆变器还包括储能逆变模块，所述原边绕组通过所述储能逆变模块连接于所述储能电源。

进一步地，所述储能逆变模块包括半桥逆变电路。

进一步地，所述第一整流模块包括半桥整流电路。

进一步地，所述第一整流模块、第二整流模块、第一逆变模块、第二逆变模块分别包括相应的控制单元。

进一步地，所述逆变器还包括控制模块，所述第一整流模块、第二整流模块、第一逆变模块、第二逆变模块均由所述控制模块控制。

一种光伏储能装置，包括前述的逆变器，以及光伏模块。

进一步地，所述光伏模块包括光伏板和功率追踪控制器，所述光伏板通过所述功率追踪控制器连接于所述逆变器的第一光伏接口和第二光伏接口。

相比现有技术，本实用新型实施例的有益效果在于：通过带两个副边绕组的变压器将储能电源处理为两路交流电，一路交流电经第一整流模块整流后与一光伏板输出的直流电汇集，然后由第一逆变模块逆变；另一路交流电经第二整流模块整流后与另一光伏板输出的直流电汇集，然后由第二逆变模块逆变；第一逆变模块、第二逆变模块的输出既可以单独输出使用，也可以级联输出，还可以并联输出，便于输出接入电网或为负载提供符合要求的交流电；从而实现了通过储能电源向逆变器提供直流电，以实现和光伏输出直流电的配合，最终使逆变器向电网或负载提供稳定的交流电。

附图说明

图1为储能电源平滑光伏电力输出的结构示意图；

图2为包含储能电源的光伏发电微电网结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的光伏储能装置的结构示意图；

图4为图3中光伏储能装置的两逆变模块级联输出的结构示意图；

图5为图3中光伏储能装置的两逆变模块并联输出的结构示意图。

图中：100、逆变器；110、变压器；111、原边绕组；112、第一副边绕组；113、第二副边绕组；120、第一整流模块；130、第二整流模块；140、第一逆变模块；150、第二逆变模块；160、储能逆变模块；101、第一光伏接口；102、第二光伏接口；10、光伏模块；11、光伏板；12、功率追踪控制器；20、储能电源。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一

如图3-图5为一种光伏储能装置的结构示意图。光伏储能装置包括逆变器100，以及光伏模块10。

如图3-图5，光伏储能装置的逆变器100包括变压器110、第一整流模块120、第二整流模块130、第一逆变模块140、第二逆变模块150，以及用于连接光伏模块10的第一光伏接口101和第二光伏接口102。

变压器110包括原边绕组111、第一副边绕组112和第二副边绕组113，原边绕组111用于连接储能电源20。第一副边绕组112、第一整流模块120和第一逆变模块140依次连接，第二副边绕组113、第二整流模块130和第二逆变模块150依次连接。第一光伏接口101位于第一整流模块120和第一逆变模块140之间，第二光伏接口102位于第二整流模块130和第二逆变模块150之间。

作为优选的实施方式，光伏模块10包括一个光伏板11或包括有多个光伏板11组成的光伏阵列。相应的光伏模块10分别输出直流电压至第一光伏接口101和第二光伏接口102。

作为优选的实施方式，第一光伏接口101和第二光伏接口102均包括直流母线，光伏模块10连接于第一光伏接口101和第二光伏接口102的直流母线。

作为优选的实施方式，如图4所示，光伏模块10还包括功率追踪控制器12，光伏板11通过功率追踪控制器12连接于逆变器100的第一光伏接口101和第二光伏接口102。

光伏板11的性能可以用电压—电流曲线，即U-I曲线来表示。电池组件的瞬时输出功率(U*I)就在这条U-I曲线上移动，电池组件的输出要受到外电路的影响；因此可以通过功率追踪，尤其是最大功率点跟踪(MPPT)，利用电力电子器件配合适当的软件，使光伏模块10始终输出最大功率，以最大化利用太阳能进行发电。

如果储能电源20输出交流电，该交流电流过变压器110的原边绕组111，就可以在第一副边绕组112和第二副边绕组113感应出交流电；第一副边绕组112感应出的交流电经第一整流模块120整流为直流电后输出至第一光伏接口101，如第一光伏接口101的直流母线上；直流母线上的直流电经第一逆变模块140逆变为交流电输出；第二副边绕组113感应出的交流电经第二整流模块130整流为直流电后输出至第二光伏接口102，如第二光伏接口102的直流母线上；直流母线上的直流电经第二逆变模块150逆变为交流电输出。

作为优选的实施方式，储能电源20的输出为直流电，逆变器100还包括储能逆变模块160，原边绕组111通过储能逆变模块160连接于储能电源20。

虽然此时储能电源20的输出为直流电，但可经储能逆变模块160逆变处理为交流电后输出至变压器110的原边绕组111。

作为优选的实施方式，储能逆变模块160将直流电逆变处理为高频的交流电，如10KHz的交流电，变压器110也相应的采用高频变压器，因此可缩小变压器110以及逆变器100整体的体积，而且高频的交流电经第一整流模块120、第二整流模块130整流后输出至第一光伏接口101和第二光伏接口102的直流电更平滑，纹波较小，利于第一逆变模块140、第二逆变模块150输出高质量的交流电。此时变压器110、第一整流模块120、第二整流模块130可以实现储能电源20一侧和第一光伏接口101、储能电源20一侧和第二光伏接口102之间的电压隔离和高频隔离；光伏储能装置以及其中的逆变器100具有电气隔离和重量轻的优点，系统效率更高。

作为优选的实施方式，如图4所示，储能逆变模块160包括半桥逆变电路，电路较简单，使用器件较少。在本实施例中，储能逆变模块160包括半桥逆变电路，该半桥逆变电路包括开关管Q13、Q14以及电容C5、C6。

作为优选的实施方式，第一整流模块120、第二整流模块130包括半桥整流电路，电路较简单，使用器件较少。在本实施例中，第一整流模块120的半桥整流电路包括开关管Q1、Q2以及电容C1、C2；第二整流模块130的半桥整流电路包括开关管Q3、Q4以及电容C3、C4。

作为优选的实施，储能逆变模块160、第一整流模块120、第二整流模块130均还包括软开关电路，以减小开关管的开关损耗，提高逆变、整流的效率和可靠性。

作为优选的实施方式，第一逆变模块140和第二逆变模块150均包括全桥逆变电路。

本实施例中，第一逆变模块140的全桥逆变电路包括开关管Q5、Q6、Q9、Q10，第二逆变模块150的全桥逆变电路包括开关管Q7、Q8、Q11、Q12。

作为优选的实施方式，逆变器100还包括控制模块(图为示)，储能逆变模块160、第一整流模块120、第二整流模块130、第一逆变模块140、第二逆变模块150均由控制模块控制。

在另一实施例中，储能逆变模块160、第一整流模块120、第二整流模块130、第一逆变模块140、第二逆变模块150分别包括相应的控制单元。

储能逆变模块160、第一整流模块120、第二整流模块130、第一逆变模块140、第二逆变模块150的控制方法，如调制策略可以通过现有技术实现，在此不做赘述。

作为优选的实施方式，如图4和图5所示，第一逆变模块140包括第一输出端out1和第二输出端out2，第一输出端out1、第二输出端out2分别位于全桥逆变电路的一个桥臂上。第二逆变模块150包括第三输出端out3和第四输出端out4，第三输出端out3、第四输出端out4分别位于全桥逆变电路的一个桥臂上。

第一逆变模块140、第二逆变模块150的输出可以为50或者60Hz，当然也可以是其它频率，以和电网或不同的负载需求进行匹配。

作为优选的实施方式，如图4所示，光伏储能装置的逆变器100中第一逆变模块140、第二逆变模块150的输出可以采用级联方式，第一逆变模块140的第二输出端out2连接于第二逆变模块150的第三输出端out3，第一逆变模块140的第一输出端out1和第二逆变模块150的第四输出端out4输出交流电U1，如240V的交流电。

作为优选的实施方式，如图5所示，光伏储能装置的逆变器100中第一逆变模块140、第二逆变模块150的输出还可以采用并联方式；第一逆变模块140的第一输出端out1连接于第二逆变模块150的第三输出端out3，第一逆变模块140的第二输出端out2连接于第二逆变模块150的第四输出端out4，第一逆变模块140的第一输出端out1和第一逆变模块140的第二输出端out2输出交流电U2，如120V的交流电。

本实用新型实施例提供的光伏储能装置的逆变器100和光伏储能装置，通过带两个副边绕组的变压器110将储能电源20处理为两路交流电，一路交流电经第一整流模块120整流后与一光伏板11输出的直流电汇集，然后由第一逆变模块140逆变；另一路交流电经第二整流模块130整流后与另一光伏板11输出的直流电汇集，然后由第二逆变模块150逆变；第一逆变模块140、第二逆变模块150的输出既可以单独输出使用，也可以级联输出，还可以并联输出，便于输出接入电网或为负载提供符合要求的交流电；从而实现了通过储能电源20向逆变器100提供直流电，以实现和光伏输出直流电的配合，最终使逆变器100向电网或负载提供稳定的交流电。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。