一种混合式热泵的电源系统、热泵系统及控制方法与流程

本申请涉及新能源，具体涉及一种混合式热泵的电源系统、热泵系统及控制方法。

背景技术：

1、以空气源热泵为例，热泵系统包括压缩机和电源系统，电源系统向压缩机供电，使压缩机驱动空气，产生热交换用来供热。与化石燃料供热相比，热泵系统供热产生的二氧化碳较少，节能环保。

2、随着新能源的发展，热泵系统逐渐采用混合式供电，即采用光伏阵列、储能设备和电网混合向压缩机供电。但是，光伏阵列、储能设备和电网共同向压缩机供电，存在三者之间功率调度的问题；当功率调度分配不合理时，压缩机可能优先使用电网的能量，造成光伏阵列能量的浪费；还会存在能量多次转换，产生大量损耗，降低能量利用率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种混合式热泵的电源系统、热泵系统及控制方法，压缩机能够优先使用光伏阵列发出的电能，提高光伏阵列能量利用率。

2、为解决上述问题，本申请提供的技术方案如下：

3、本申请第一方面提供一种混合式热泵的电源系统，包括：控制器、第一功率变换电路、第二功率变换电路、储能变流器和逆变器；

4、第一功率变换电路的第一端用于连接光伏阵列；第一功率变换电路的直流端连接直流母线，逆变器的直流端连接直流母线；逆变器的交流端用于连接压缩机；

5、第二功率变换电路的直流端连接直流母线；第二功率变换电路的交流端用于连接电网；

6、储能变流器的第一端连接直流母线；储能变流器的第二端用于连接储能设备；

7、控制器，用于当第一功率变换电路的输出功率小于压缩机的需求功率时，控制储能变流器的输出功率，以补充需求功率与第一功率变换电路的输出功率之间的功率缺额。

8、优选地，控制器，具体用于根据直流母线的电压和预设电压值获得储能变流器的输出电流指令值，根据储能变流器的输出电流指令控制储能变流器的输出功率，以使直流母线的电压与预设电压值一致。

9、优选地，控制器，具体用于根据直流母线的电压和预设电压值，以及储能变流器的功率限制值，获得储能变流器的输出电流指令值，根据储能变流器的输出电流指令控制储能变流器的输出功率，以使直流母线的电压与预设电压值一致。

10、优选地，控制器，具体用于根据直流母线的电压和预设电压值，获得储能变流器的期望功率；当期望功率小于等于功率限制值时，获得期望功率对应的输出电流；当期望功率大于功率限制值时，获得功率限制值对应的输出电流；根据输出电流控制储能变流器的输出功率。

11、优选地，控制器，还用于当第一功率变换电路的输出功率、第二功率变换电路的输出功率及储能变流器的输出功率之和小于压缩机的需求功率时，降低压缩机的工作功率，以维持电源系统的能量平衡。

12、优选地，控制器，还用于当第一功率变换电路的输出功率与储能设备的充电功率之差大于压缩机的工作功率时，控制第一功率变换电路降低光伏阵列的输出功率。

13、本申请第二方面提供一种混合式热泵系统，包括：压缩机和以上介绍的混合式热泵的电源系统；

14、电源系统的第一端用于连接光伏阵列；

15、电源系统的第二端用于连接电网；

16、电源系统的第三端用于连接储能设备；

17、电源系统的第四端连接压缩机，用于向压缩机供电。

18、本申请第三方面提供一种混合式热泵的电源系统的控制方法，电源系统包括：第一功率变换电路、第二功率变换电路、储能变流器和逆变器；

19、第一功率变换电路的第一端用于连接光伏阵列；第一功率变换电路的直流端连接直流母线，逆变器的直流端连接直流母线；逆变器的交流端用于连接压缩机；

20、第二功率变换电路的直流端连接直流母线；第二功率变换电路的交流端用于连接电网；

21、储能变流器的第一端连接直流母线；储能变流器的第二端用于连接储能设备；

22、该方法包括：

23、当第一功率变换电路的输出功率小于压缩机的需求功率时，控制储能变流器的输出功率，以补充需求功率与第一功率变换电路的输出功率之间的功率缺额。

24、优选地，控制储能变流器的输出功率，具体包括：

25、根据直流母线的电压和预设电压值，以及储能变流器的功率限制值，获得储能变流器的输出电流指令值；

26、根据储能变流器的输出电流指令控制储能变流器的输出功率，以使直流母线的电压与预设电压值一致。

27、优选地，根据直流母线的电压和预设电压值，以及储能变流器的功率限制值，获得储能变流器的输出电流指令值，具体包括：

28、根据直流母线的电压和预设电压值，获得储能变流器的期望功率；

29、当期望功率小于等于功率限制值时，获得期望功率对应的输出电流；当期望功率大于功率限制值时，获得功率限制值对应的输出电流。

30、由此可见，本申请具有如下有益效果：

31、本申请提供的混合式热泵的电源系统，电源系统包括：控制器、第一功率变换电路、第二功率变换电路、储能变流器和逆变器；第一功率变换电路的第一端用于连接光伏阵列；第一功率变换电路的直流端连接直流母线，逆变器的直流端连接直流母线；逆变器的交流端用于连接压缩机；第二功率变换电路的直流端连接直流母线；第二功率变换电路的交流端用于连接电网；储能变流器的第一端连接直流母线；储能变流器的第二端用于连接储能设备；控制器，用于当第一功率变换电路的输出功率小于压缩机的需求功率时，控制储能变流器的输出功率，以补充需求功率与第一功率变换电路的输出功率之间的功率缺额。控制器控制储能变流器的输出功率补充需求功率与第一功率变换电路的输出功率之间的功率缺额，表明控制器控制电源系统优先使用光伏阵列提供的能量，光伏阵列能量不足时由储能设备优先补充功率缺额，储能设备能量也不足时再从电网吸取能量。优先使用光伏阵列的能量，提高了光伏能量利用率；且减少了能量多次转换，减少损耗。

技术特征：

1.一种混合式热泵的电源系统，其特征在于，包括：控制器、第一功率变换电路、第二功率变换电路、储能变流器和逆变器；

2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述控制器，具体用于根据所述直流母线的电压和预设电压值获得所述储能变流器的输出电流指令值，根据所述储能变流器的输出电流指令控制所述储能变流器的输出功率，以使所述直流母线的电压与所述预设电压值一致。

3.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述控制器，具体用于根据所述直流母线的电压和预设电压值，以及所述储能变流器的功率限制值，获得所述储能变流器的输出电流指令值，根据所述储能变流器的输出电流指令控制所述储能变流器的输出功率，以使所述直流母线的电压与所述预设电压值一致。

4.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，所述控制器，具体用于根据所述直流母线的电压和预设电压值，获得所述储能变流器的期望功率；当所述期望功率小于等于所述功率限制值时，获得所述期望功率对应的输出电流；当所述期望功率大于所述功率限制值时，获得所述功率限制值对应的输出电流；根据所述输出电流控制所述储能变流器的输出功率。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电源系统，其特征在于，所述控制器，还用于当所述第一功率变换电路的输出功率、所述第二功率变换电路的输出功率及所述储能变流器的输出功率之和小于所述压缩机的需求功率时，降低所述压缩机的工作功率，以维持所述电源系统的能量平衡。

6.根据权利要求1-4任一项所述的电源系统，其特征在于，所述控制器，还用于当所述第一功率变换电路的输出功率与所述储能设备的充电功率之差大于所述压缩机的工作功率时，控制所述第一功率变换电路降低所述光伏阵列的输出功率。

7.一种混合式热泵系统，其特征在于，包括：压缩机和权利要求1-6任一项所述的混合式热泵的电源系统；

8.一种混合式热泵的电源系统的控制方法，其特征在于，所述电源系统包括：第一功率变换电路、第二功率变换电路、储能变流器和逆变器；

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述控制所述储能变流器的输出功率，具体包括：

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述直流母线的电压和预设电压值，以及所述储能变流器的功率限制值，获得所述储能变流器的输出电流指令值，具体包括：

技术总结
本申请公开了一种混合式热泵的电源系统、热泵系统及控制方法；电源系统中的第一功率变换电路的第一端用于连接光伏阵列；第一功率变换电路的直流端连接直流母线，逆变器的直流端连接直流母线；逆变器的交流端用于连接压缩机；第二功率变换电路的直流端连接直流母线；第二功率变换电路的交流端用于连接电网；储能变流器的第一端连接直流母线；储能变流器的第二端用于连接储能设备；控制器，用于当第一功率变换电路的输出功率小于压缩机的需求功率时，控制储能变流器的输出功率，以补充需求功率与第一功率变换电路的输出功率之间的功率缺额。压缩机能够优先使用光伏阵列发出的电能，提高光伏阵列能量利用率。

技术研发人员：邹海晏,陶磊,王卫军
受保护的技术使用者：合肥蓝点数字电源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15