市電網(wǎng)絡(luò)和光伏組件組成的復(fù)合電源系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明的市電網(wǎng)絡(luò)和光伏組件組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，包括光伏陣列、市電網(wǎng)絡(luò)、光伏陣列輸出依次連接單相DC/AC變換器、高頻變壓器和整流橋，市電網(wǎng)絡(luò)依次連接單相AC/DCPWM整流器和雙向DC/DC斬波器，整流橋的輸出端與雙向DC/DC斬波器的輸出端并聯(lián)。有益效果在于實(shí)現(xiàn)了太陽能光伏組件和市電的四種工作方式的最佳匹配，達(dá)到了充分利用太陽能資源的目的。并且，本發(fā)明提供的直流電源輸出，使得系統(tǒng)更加可靠，并且更加有效的利用了太陽能。
【專利說明】市電網(wǎng)絡(luò)和光伏組件組成的復(fù)合電源系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能光伏【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及太陽能光伏發(fā)電與市電復(fù)合供電技術(shù)，尤其涉及一種市電網(wǎng)絡(luò)和太陽能光伏組件組成的復(fù)合電源系統(tǒng)以及該系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對能源的需求越來越大，化石能源等不可再生能源正日益枯竭，并在使用時(shí)所造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重。與此同時(shí)，作為清潔并可再生能源的太陽能逐步成為焦點(diǎn)，其低成本、高效率的利用技術(shù)也成為領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)研究熱點(diǎn)。太陽能的利用方式很多，其中太能光伏發(fā)電是一項(xiàng)主要并已成熟的技術(shù)，核心在于通過太陽能光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能直接加以利用。太陽能光伏電池的最大特性是外特性曲線隨光強(qiáng)和溫度的變化而變化，為了能夠最大限度地利用太陽能(提高光電轉(zhuǎn)換效率)，需要與之相連的直流變換器能時(shí)刻控制太陽能光伏電池的輸出，使其工作在最大功率點(diǎn)附近。
[0003]但是，由于光照強(qiáng)度空間分布不均并隨時(shí)間變化等不穩(wěn)定因素的存在(比如南方和北方、白天和夜間等)，目前提出的太陽能單獨(dú)供電系統(tǒng)無法保證負(fù)載持續(xù)穩(wěn)定地工作，直接影響到光伏技術(shù)的推廣應(yīng)用。為了在保證負(fù)載穩(wěn)定工作的前提下充分地使用太陽能，有人提出了增加輔助電源的方案(即太陽能與市電聯(lián)合供電系統(tǒng))，其中輔助電源用于在太陽能光伏無法滿足負(fù)載供電需要時(shí)補(bǔ)充該部分不足的電能。
[0004]太陽能與市電聯(lián)合供電系統(tǒng)選擇市電作為補(bǔ)充能源，由太陽能光伏與市電聯(lián)合為負(fù)載供電，可參見專利(專利號201010263033.7)。該系統(tǒng)通常由光伏電池、市電電源、DC-DC變換器和功率因數(shù)校正變換器組成，針對存在兩個(gè)供電電源問題，制定能量管理控制方案保證兩個(gè)電源能協(xié)調(diào)工作，根據(jù)太陽能電池和負(fù)載的工作狀態(tài)，確定控制系統(tǒng)合適的工作方式，以此來控制系統(tǒng)的能量流動(dòng)。例如專利號為201010263033.7的發(fā)明專利所公開的一種太陽能光伏與市電聯(lián)合供電系統(tǒng)及其控制方法。該方案的聯(lián)合供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了太陽能光伏電池陣列發(fā)電不足以提供負(fù)載所需電能時(shí)又市電電源自動(dòng)補(bǔ)充以保證負(fù)載工作的功能。但是在實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)因?yàn)楣庹諒?qiáng)度增加或者負(fù)責(zé)功率降低而出現(xiàn)光伏電池陣列發(fā)電過剩的情況，如果采用上述聯(lián)合供電系統(tǒng)，這部分過剩的電能將被浪費(fèi)掉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的太陽能和市電聯(lián)合供電系統(tǒng)不能有效利用光伏陣列所發(fā)的過剩電能的不足，提出了一種市電和太陽能光伏組件組成的復(fù)合電源系統(tǒng)以及該復(fù)合電源系統(tǒng)的控制方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:市電網(wǎng)絡(luò)和光伏組件組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，包括光伏陣列和市電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，光伏陣列輸出依次連接單相DC/AC變換器、高頻變壓器和整流橋，市電網(wǎng)絡(luò)依次連接單相AC/DC PWM整流器和雙向DC/DC斬波器，整流橋的輸出端與雙向DC/DC斬波器的輸出端并聯(lián)。
[0007]進(jìn)一步的，所述光伏陣列的輸出端連接有濾波電容器。所述輸出端串接有保護(hù)二極管。
[0008]進(jìn)一步的，所述雙向DC/DC斬波器和整流橋的輸出端連接有濾波電路，所述濾波電路具體為LC濾波器。
[0009]進(jìn)一步的，所述整流橋具體為單相不可控二極管整流橋。
[0010]進(jìn)一步的，所述單相AC/DC PWM整流器為雙向單位功率因數(shù)AC/DC PWM可控整流
/逆變器。
[0011]一種控制上述復(fù)合電源系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括步驟:
[0012]a、計(jì)算負(fù)載功率P^jad和光伏陣列最大輸出功率Ppv ；
[0013]b、監(jiān)控式P^d-Ppv的值，若值大于O執(zhí)行步驟C，等于O執(zhí)行步驟d，小于O執(zhí)行步驟e ;
[0014]c、控制光伏陣列以最大輸出功率向負(fù)載供電，市電網(wǎng)絡(luò)同時(shí)輸出功率值Pkjad-Ppv補(bǔ)充，然后返回步驟b;
[0015]d、控制光伏陣列以最大輸出功率向負(fù)載供電，同時(shí)切斷市電網(wǎng)絡(luò)供電回路,然后返回步驟b;
[0016]e、控制光伏陣列以功率值Pkjad向負(fù)載供電，同時(shí)以功率值Ppv-Py向市電網(wǎng)絡(luò)饋電，然后返回步驟b。
[0017]其中，步驟c的控制過程如下:
[0018]Cl、采用SPWM控制單相DC/AC變換器以跟蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)，同時(shí)通過控制市電網(wǎng)絡(luò)回路的雙向DC/DC斬波器實(shí)現(xiàn)市電網(wǎng)絡(luò)以功率值PLtjad-Ppv輸出向負(fù)載；
[0019]c2、單相DC/AC變換器的輸出信號依次經(jīng)過高頻變壓器隔離升壓和整流橋整流后輸出向負(fù)載。
[0020]步驟d的控制過程如下:
[0021]dl、采用SPWM控制單相DC/AC變換器以跟蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)，同時(shí)通過控制市電網(wǎng)絡(luò)回路的雙向DC/DC斬波器實(shí)現(xiàn)市電網(wǎng)絡(luò)無輸出；
[0022]d2、單相DC/AC變換器的輸出信號依次經(jīng)過高頻變壓器隔離升壓和整流橋整流后輸出向負(fù)載。
[0023]步驟e的控制過程如下:
[0024]el、采用SPWM控制單相DC/AC變換器以跟蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)，同時(shí)通過控制市電網(wǎng)絡(luò)回路的雙向DC/DC斬波器實(shí)現(xiàn)整流橋輸出端以功率值Ppv-P^jad向市電網(wǎng)絡(luò)饋電；
[0025]e2、單相DC/AC變換器的輸出信號依次經(jīng)過高頻變壓器隔離升壓和整流橋整流后輸出，其中功率值Ppv-Pl-的信號依次經(jīng)過雙向DC/DC斬波器升壓和單相AC/DC PWM整流器逆變后饋向市電網(wǎng)絡(luò)。
[0026]特別的，當(dāng)夜間或光照條件太差時(shí),光伏陣列的最大輸出功率Ppv為0，此時(shí)執(zhí)行步驟C，由市電網(wǎng)絡(luò)提供負(fù)載所需的全部電能。
[0027]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的復(fù)合電源系統(tǒng)通過采用雙向DC/DC斬波器、雙向單位功率因數(shù)AC/DC PWM可控整流/逆變器等部件連接市電網(wǎng)絡(luò)回路，并結(jié)合相應(yīng)的控制方法實(shí)現(xiàn)了太陽能光伏組件和市電的四`種工作方式的最佳匹配，達(dá)到了充分利用太陽能資源的目的。其中四種工作模式及優(yōu)勢如下:1、當(dāng)在太陽能充足，MPPT控制輸出功率大于負(fù)載所需的功率時(shí)，能夠通過雙向DC/DC斬波器和單相AC/DC PWM整流器并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能量的回收再利用；2、當(dāng)MPPT控制輸出功率小于負(fù)載所需功率時(shí)，又可以啟動(dòng)市電(市電網(wǎng)絡(luò))工作，通過單相PWM整流器(雙向單位功率因數(shù)AC/DC PWM可控整流/逆變器)和雙向DC/DC變換器(雙向DC/DC斬波器)控制輸出后向負(fù)載供電。3、當(dāng)MPPT控制輸出功率等于負(fù)載所需功率時(shí)，市電網(wǎng)絡(luò)停止對負(fù)載供電，完全由太陽能供給；4、當(dāng)光伏電池組逆變器部分故障或者夜間及光照條件太差時(shí)，可自動(dòng)啟動(dòng)市電工作，獨(dú)立向負(fù)載供電。并且，本發(fā)明提供的直流電源輸出，使得系統(tǒng)更加可靠，并且更加有效的利用了太陽能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合電源系統(tǒng)控制方法流程圖；
[0029]圖2是圖1方法中PV陣列和市電共同向負(fù)載供電的一具體方法；
[0030]圖3是圖1方法中PV陣列單獨(dú)向負(fù)載供電的一具體方法；
[0031]圖4是圖1方法中PV陣列單獨(dú)向負(fù)載供電同時(shí)向市電網(wǎng)絡(luò)饋電的一具體方法；
[0032]圖5是本發(fā)明的復(fù)合電源系統(tǒng)控制方法的一優(yōu)選實(shí)施例；
[0033]圖6是本發(fā)明的復(fù)合電源系統(tǒng)框圖；
[0034]圖7是本發(fā)明的復(fù)合電源系統(tǒng)電路圖，其中A為硬件電路部分，B為中央控制板；
[0035]圖8是本發(fā)明的復(fù)合電源系統(tǒng)市電網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立供電方式示意圖；
[0036]圖9是本發(fā)明的復(fù)合電源系統(tǒng)光伏陣列和市電網(wǎng)絡(luò)復(fù)合供電方式示意圖；
[0037]圖10是本發(fā)明的復(fù)合電源系統(tǒng)光伏陣列供電方式示意圖；
[0038]圖11是本發(fā)明的復(fù)合電源系統(tǒng)光伏陣列向負(fù)載供電同時(shí)向市電網(wǎng)絡(luò)饋電方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳述。
[0040]如圖6所示為本發(fā)明的復(fù)合電源系統(tǒng)的一具體實(shí)施例，本實(shí)施例的市電網(wǎng)絡(luò)和光伏組件組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，包括光伏陣列和市電網(wǎng)絡(luò)。這里所稱的市電網(wǎng)絡(luò)是指220V交流單相市電電網(wǎng)。所述的光伏陣列輸出端依次連接單相DC/AC變換器、高頻變壓器和整流橋，太陽光經(jīng)光伏陣列光電轉(zhuǎn)換后在輸出端以直流形式輸出，該直流信號經(jīng)單相DC/AC變換器(即逆變器)變換為交流，并經(jīng)高頻變壓器變壓后形成再經(jīng)整流橋整流輸出，該輸出連接直流負(fù)載，為其提供電能。這里的整流橋優(yōu)選單項(xiàng)不可控二極管整流橋。市電網(wǎng)絡(luò)依次連接單相AC/DC PWM整流器和雙向DC/DC斬波器，整流橋的輸出端與雙向DC/DC斬波器的輸出端并聯(lián)，其中單相AC/DC PWM整流器為雙向單位功率因數(shù)AC/DC PWM可控整流/逆變器。為了穩(wěn)定輸出電壓、濾除電路雜波防止電流回流損壞電路等情況發(fā)生，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了以下優(yōu)選實(shí)施方式:1、在光伏陣列的輸出端并接濾波電容器，并在其輸出端串接有保護(hù)二極管；2、雙向DC/DC斬波器和整流橋的輸出端連接濾波電路，所述濾波電路優(yōu)選為LC濾波器；3、所述整流橋具體為單相不可控二極管整流橋。具體參見圖7中A所示電路。另外，圖7中B所示為A所示電路的中央控制板，用于控制其中單相DC/AC變換器、單相AC/DC PWM整流器和雙向DC/DC斬波器的工作模式，實(shí)現(xiàn)該復(fù)合電源系統(tǒng)工作模式的切換控制。[0041]圖1示出了本發(fā)明的控制上述復(fù)合電源系統(tǒng)的方法，具體包括以下步驟:
[0042]a、計(jì)算負(fù)載功率P^jad和光伏陣列最大輸出功率Ppv ；
[0043]b、監(jiān)控式P^jad-Ppv的值，若值大于O執(zhí)行步驟C，等于O執(zhí)行步驟d，小于O執(zhí)行步驟e ;
[0044]c、控制光伏陣列以最大輸出功率向負(fù)載供電，市電網(wǎng)絡(luò)同時(shí)輸出功率值Pkjad-Ppv補(bǔ)充，然后返回步驟b;
[0045]d、控制光伏陣列以最大輸出功率向負(fù)載供電，同時(shí)切斷市電網(wǎng)絡(luò)供電回路，然后返回步驟b;
[0046]e、控制光伏陣列以功率值Pkjad向負(fù)載供電，同時(shí)以功率值Ppv-P^d向市電網(wǎng)絡(luò)饋電，然后返回步驟b。
[0047]其中，步驟c的一優(yōu)選控制過程如圖2所示，具體步驟如下:
[0048]Cl、采用SPWM控制單相DC/AC變換器以跟蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)，同時(shí)通過控制市電網(wǎng)絡(luò)回路的雙向DC/DC斬波器實(shí)現(xiàn)市電網(wǎng)絡(luò)以功率值Pkjad-Ppv輸出向負(fù)載；其功率分配的控制過程通過中央控制板根據(jù)計(jì)算的Pkjad和Ppv值調(diào)整單相DC/AC變換器、單相AC/DC PWM 整流器和雙向 DC/DC 斬波器的 Qrl、Qr2、Qr3、Qr4 以及 Qsl、Qs2、Qs3、Qs4、Qs5 實(shí)現(xiàn)，其中對單相DC/AC變換器的調(diào)整方式優(yōu)選為SPWM調(diào)整。
[0049]c2、單相DC/AC變換器的輸出信號依次經(jīng)過高頻變壓器隔離升壓和整流橋整流后輸出向負(fù)載。
[0050]如圖3所示為步驟d的一優(yōu)選 控制過程，具體步驟如下:
[0051]dl、采用SPWM方式控制單相DC/AC變換器以跟蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)，同時(shí)通過控制市電網(wǎng)絡(luò)回路的雙向DC/DC斬波器實(shí)現(xiàn)市電網(wǎng)絡(luò)無輸出；
[0052]d2、單相DC/AC變換器的輸出信號依次經(jīng)過高頻變壓器隔離升壓和整流橋整流后輸出向負(fù)載。
[0053]圖4所示的流程為本發(fā)明的控制方法中步驟e的優(yōu)選實(shí)施方式，其的控制過程如下:
[0054]el、采用SPWM控制單相DC/AC變換器以跟蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)，同時(shí)通過控制市電網(wǎng)絡(luò)回路的雙向DC/DC斬波器實(shí)現(xiàn)整流橋輸出端以功率值Ppv-P^jad向市電網(wǎng)絡(luò)饋電；
[0055]e2、單相DC/AC變換器的輸出信號依次經(jīng)過高頻變壓器隔離升壓和整流橋整流后輸出，其中功率值Ppv-Pl-的信號依次經(jīng)過雙向DC/DC斬波器升壓和單相AC/DC PWM整流器逆變后饋向市電網(wǎng)絡(luò)。
[0056]特別的，當(dāng)夜間或光照條件太差時(shí),光伏陣列的最大輸出功率Ppv為0，此時(shí)執(zhí)行步驟C，由市電網(wǎng)絡(luò)提供負(fù)載所需的全部電能。
[0057]為了能夠更清楚的表明本發(fā)明的原理，下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對本發(fā)明的工作過程、原理包括技術(shù)方案做進(jìn)一步詳述。
[0058]如圖1、圖5以及圖8至圖11所示，所述光伏陣列的輸出通過單相全控DC/AC變換器連接，單相DC/AC變換器與高頻隔離變壓器連接，通過高頻隔離變壓器隔離升壓，高頻隔離變壓器與AC/DC不可控二極管整流器連接，進(jìn)行整流后經(jīng)LC濾波器濾波輸出向直流負(fù)載。市電通過單相AC/DC B00ST-PFC PWM整流器輸出，該單相AC/DC B00ST-PFC PWM整流器與DC/DC斬波器連接，DC/DC斬波器與LC濾波器連接，LC濾波器連接直流負(fù)載；市電Vg通過AC/DC單相BOOST-PFC整流器進(jìn)行單位功率因數(shù)升壓整流，經(jīng)由雙向DC/DC斬波變換器后，并接在直流電源輸出上。作為具體方式，單相全控DC/AC變換器包括QRl，QR2，QR3，QR4高頻逆變用開關(guān)管，所述開關(guān)管的控制極連接中央控制板。AC/DC不可控二極管整流器包括DR1，DR2，DR3，DR4不可控二極管，四個(gè)不可控二極管組成橋式整流電路；單相AC/DCB00ST-PFC PWM整流器包括QS1，QS2，QS3，QS4整流逆變用開關(guān)管，該開關(guān)管的控制極連接中央控制板，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)的整流控制，將220VAC升壓至390-400VDC，其中220VAC升壓至390-400VDC屬于本領(lǐng)域的常規(guī)參數(shù)。DC/DC斬波器包括分別為降壓和升壓斬波控制用開關(guān)管的QS5和QS6，二連接者中央控制板。上述的具體連接關(guān)系可參照圖7。
[0059]本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合電源系統(tǒng)結(jié)合其控制方法可以實(shí)現(xiàn)以下四種工作方式:
[0060]方式1.如圖8所示，由市網(wǎng)經(jīng)過補(bǔ)償回路給負(fù)載單獨(dú)供電:
[0061]單相市電網(wǎng)絡(luò)提供220V電源，經(jīng)過!1橋？11整流器(通過對051，052，053，054)的控制，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)的整流控制，將220VAC升壓至390-400VDC，然后，經(jīng)由QS5控制，實(shí)現(xiàn)降壓斬波控制，輸出電壓(0-390V全范圍可調(diào))；
[0062]方式2.如圖9所不，由市電和光伏組件聯(lián)合對負(fù)載供電:
[0063]光伏電池組經(jīng)過單相全橋逆變器(通過對功率器件QRl，QR2，QR3，QR4)的控制，在實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制時(shí)，通過內(nèi)高頻鏈變壓器隔離升壓，經(jīng)不可控二極管整流(DR1，DR2，DR3，DR4)濾波后對負(fù)載進(jìn)行供電；
[0064]單相市電220V， 經(jīng)過H橋PWM整流器(通過對QSl，QS2，QS3，QS4)的控制，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)的整流控制，將220VAC升壓至390-400VDC，然后，經(jīng)由QS5控制，實(shí)現(xiàn)降壓斬波控制，輸出電壓(0-390V全范圍可調(diào)，調(diào)節(jié)依據(jù)為中央控制單元檢測的光伏陣列最大輸出功率和負(fù)載功率值，具體依據(jù)原則為代數(shù)式P^d-Ppv的符號)。
[0065]方式3.如圖10所示，光伏組件獨(dú)立對負(fù)載供電:
[0066]光伏電池組經(jīng)過單相全橋逆變器(通過對功率器件QRl，QR2，QR3，QR4)的控制，在實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制時(shí)，通過內(nèi)高頻鏈變壓器隔離升壓，經(jīng)不可控二極管整流(DR1，DR2，DR3，DR4)濾波后對負(fù)載進(jìn)行供電；
[0067]方式4.如圖11所示，光伏組件獨(dú)立對負(fù)載供電的同時(shí)實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)饋電:
[0068]光伏電池組經(jīng)過單相全橋逆變器(通過對功率器件QRl，QR2，QR3，QR4)的控制，在實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制時(shí)，通過內(nèi)高頻鏈變壓器隔離升壓，經(jīng)不可控二極管整流(DR1，DR2，DR3，DR4)濾波后對負(fù)載進(jìn)行供電。此時(shí)，由于光伏組件MPPT控制后的輸出功率大于負(fù)載所需的功率，Qs6進(jìn)行PWM調(diào)制，將此部分能量進(jìn)行升壓斬波控制，然后經(jīng)過對(QS1，QS2，QS3，QS4)的控制，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)的逆變并網(wǎng)控制，從而節(jié)約了此部分能量。
[0069]本發(fā)明的工作原理為:
[0070]首先由市網(wǎng)(市電網(wǎng)絡(luò))經(jīng)過補(bǔ)償回路(市電網(wǎng)絡(luò)供電回路)給負(fù)載全部供電，并使負(fù)載兩端電壓穩(wěn)定；然后光伏陣列供電回路并入負(fù)載，不斷采集太陽能電池板的輸出電壓和電流，通過計(jì)算瞬時(shí)功率，再由擾動(dòng)法實(shí)現(xiàn)移相全橋軟開關(guān)的最大功率跟蹤，由于太陽能能量的加入，使得負(fù)載電壓升高，因?yàn)橹骰芈酚刹豢煽囟O管組成，所以能量不能倒灌，負(fù)載電壓上升，通過補(bǔ)償回路的電壓穩(wěn)定閉環(huán)，改變切換電路的占空比，就可以減小市網(wǎng)的接入電流，由負(fù)載功率減去太陽能的功率再除于市網(wǎng)的電壓有效值就是此時(shí)的市網(wǎng)側(cè)電流有效值，當(dāng)這個(gè)值大于O時(shí)，說明市網(wǎng)在提供能量，而小于O時(shí)，說明太陽能在饋送能量。這個(gè)電流就可以作為能量流動(dòng)方向的判斷依據(jù)。
[0071]當(dāng)太陽能輸出功率小于負(fù)載功所需率時(shí)，此時(shí)太陽能與市網(wǎng)同時(shí)給負(fù)載供電，為了實(shí)現(xiàn)PWM整流器的最大功率因數(shù)，需要使用電流內(nèi)環(huán)跟蹤鎖相市網(wǎng)相位，所以就構(gòu)成了電壓外環(huán)穩(wěn)壓，電流內(nèi)環(huán)鎖相的控制回路，電壓外環(huán)的穩(wěn)壓可以通過控制直流斬波電路占空比實(shí)現(xiàn)。
[0072]當(dāng)光伏電源輸出功率等于時(shí)，此時(shí)關(guān)斷直流斬波電路，即使占空比為O ;此時(shí)相當(dāng)于只有太陽能在供電，將市網(wǎng)切斷。
[0073]當(dāng)光伏電源輸出功率大于時(shí)，由于之前相等時(shí)已經(jīng)切斷了市網(wǎng)回路，所以負(fù)載電壓上升，通過電壓外環(huán)的控制，使半橋斬波電路工作于BOOST形式，此時(shí)通過單相全橋全控型逆變器開始并網(wǎng)，由于要實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)就必須讓PWM整流器的直流側(cè)電壓穩(wěn)定且大于市網(wǎng)的峰值，(所以可以設(shè)定半橋斬波電路為固定的占空比，從而相當(dāng)于直流變壓器)；內(nèi)環(huán)依然使用直接電流控制，實(shí)現(xiàn)鎖相并實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)最大功率因數(shù)。
[0074]本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合供電系統(tǒng)與【背景技術(shù)】中的聯(lián)合供電系統(tǒng)相比具有以下不同及優(yōu)勢:
[0075](I)、【背景技術(shù)】中輸出為交流負(fù)載，是220V的，其輸出電壓為交流信號。本實(shí)施例中，輸出為直流負(fù)載，且輸出電壓較低(0-390V)。
[0076](2)、【背景技術(shù)】中工作方式為三種:具體為；光伏組件單獨(dú)向負(fù)載供電，光伏組件和市電共同向負(fù)載供電，市電獨(dú)立向負(fù)載供電。而本實(shí)施例的工作方式有四種，除了上述三種之外，本專利還可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)光伏組件輸出功率大于負(fù)載所需功率時(shí)，向市電饋能發(fā)電，及單相并網(wǎng)發(fā)電，該功能由DC/DC斬波器完成。
[0077]本實(shí)施例充分考慮了太陽能光伏組件和市電的各種工作方式(四種)，達(dá)到了兩種能源的最佳匹配。當(dāng)在太陽能充足，MPPT控制輸出功率大于負(fù)載所需的功率時(shí)，能夠通過BOOST變換器和單相PWM逆變器并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了能量的回收再利用；當(dāng)MPPT控制輸出功率小于負(fù)載所需功率時(shí)，又可以啟動(dòng)市電工作，通過單相PWM整流器和雙向DC/DC變換器控制輸出后向負(fù)載供電；當(dāng)MPPT控制輸出功率等于負(fù)載所需功率時(shí)，市電停止工作，完全由太陽能供給；當(dāng)光伏電池組逆變器部分故障時(shí)，可自動(dòng)啟動(dòng)市電工作，獨(dú)立向負(fù)載供電。
[0078]綜上所述，該專利提供的直流電源輸出可以使得系統(tǒng)更加可靠，并且更加有效的利用了太陽能。
[0079]以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解，在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改、替換和改變。因此本發(fā)明不應(yīng)由上述事例來限定，而應(yīng)以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍來限定。
【權(quán)利要求】
1.市電網(wǎng)絡(luò)和光伏組件組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，包括光伏陣列和市電網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，光伏陣列輸出依次連接單相DC/AC變換器、高頻變壓器和整流橋，市電網(wǎng)絡(luò)依次連接單相AC/DC PWM整流器和雙向DC/DC斬波器，整流橋的輸出端與雙向DC/DC斬波器的輸出端并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電源系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏陣列的輸出端連接有濾波電容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合電源系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏陣列的輸出端串接有保護(hù)二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電源系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向DC/DC斬波器和整流橋的輸出端連接有濾波電路，所述濾波電路具體為LC濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電源系統(tǒng)，其特征在于，所述整流橋具體為單相不可控二極管整流橋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的復(fù)合電源系統(tǒng)，其特征在于，所述單相AC/DC PWM整流器為雙向單位功率因數(shù)AC/DC PWM可控整流/逆變器。
7.—種權(quán)利要求1至6之復(fù)合電源系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括步驟: a、計(jì)算負(fù)載功率Pkjad和光伏陣列最大輸出功率Ppv； b、監(jiān)控式Pkjad-Ppv的值，若值大于O執(zhí)行步驟C，等于O執(zhí)行步驟d，小于O執(zhí)行步驟e； C、控制光伏陣列以最大輸出功率向負(fù)載供電，市電網(wǎng)絡(luò)同時(shí)輸出功率值Pkjad-Ppv補(bǔ)充，然后返回步驟b; d、控制光伏陣列以最大輸出功率向負(fù)載供電，同時(shí)切斷市電網(wǎng)絡(luò)供電回路，然后返回步驟b ； e、控制光伏陣列以功率值Pkjad向負(fù)載供電，同時(shí)以功率值Ppv-Pkjad向市電網(wǎng)絡(luò)饋電，然后返回步驟b。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟c的控制過程如下: Cl、采用SPWM控制單相DC/AC變換器以跟蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)，同時(shí)通過控制市電網(wǎng)絡(luò)回路的雙向DC/DC斬波器實(shí)現(xiàn)市電網(wǎng)絡(luò)以功率值PlM(tPpv輸出向負(fù)載； c2、單相DC/AC變換器的輸出信號依次經(jīng)過高頻變壓器隔離升壓和整流橋整流后輸出向負(fù)載。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，步驟d的控制過程如下: dl、采用SPWM控制單相DC/AC變換器以跟蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)，同時(shí)通過控制市電網(wǎng)絡(luò)回路的雙向DC/DC斬波器實(shí)現(xiàn)市電網(wǎng)絡(luò)無輸出； d2、單相DC/AC變換器的輸出信號依次經(jīng)過高頻變壓器隔離升壓和整流橋整流后輸出向負(fù)載。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9之任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，步驟e的控制過程如下: el、采用SPWM控制單相DC/AC變換器以跟蹤光伏陣列的最大功率點(diǎn)，同時(shí)通過控制市電網(wǎng)絡(luò)回路的雙向DC/DC斬波器實(shí)現(xiàn)整流橋輸出端以功率值ΡΡν-Ρ?Μ(1向市電網(wǎng)絡(luò)饋電；e2、單相DC/AC變換器的輸出信號依次經(jīng)過高頻變壓器隔離升壓和整流橋整流后輸出，其中功率值Ppv-Pl-的信號依次經(jīng)過雙向DC/DC斬波器升壓和單相AC/DC PWM整流器逆.變后饋向市電網(wǎng)絡(luò)。
【文檔編號】H02J1/10GK103501020SQ201310475953
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】龍波, 胡天友, 李迅波 申請人:電子科技大學(xué)