本實(shí)用新型主要涉及到光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，確切的說(shuō)是涉及到將光伏逆變和儲(chǔ)能以一體化的方案來(lái)實(shí)施，主張將儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，基于應(yīng)對(duì)電網(wǎng)中斷或大面積停電等突發(fā)事件而提供可行性方案，也是城市電網(wǎng)削峰填谷的調(diào)度措施，在滿足各種安全約束的條件下使儲(chǔ)能逆變方案對(duì)于光伏接入電網(wǎng)而言是一種經(jīng)濟(jì)性調(diào)度。

背景技術(shù)：

光伏發(fā)電的發(fā)展和應(yīng)用勢(shì)頭迅速，傳統(tǒng)光伏安裝已發(fā)展得比較成熟，根據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示中國(guó)近一年來(lái)的新增太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量幾乎上千萬(wàn)千瓦。由于光伏電源的輸出功率隨光照強(qiáng)度和溫度等環(huán)境因素改變而劇烈變化，在影響電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的同時(shí)，其日益壯大的分布式小額裝機(jī)容量也使電網(wǎng)不堪重負(fù)。光伏發(fā)電保證供電的安全性和可靠性變得日趨重要，如果從光伏電站角度考慮，可以通過(guò)對(duì)并網(wǎng)光伏電站配備儲(chǔ)能裝置的方式，來(lái)解決光伏電站輸出不穩(wěn)定的問(wèn)題，將儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用于光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，為解決光伏發(fā)電對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的不良影響提供了可行性方案，同時(shí)也提高了用戶和電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性，基于過(guò)去儲(chǔ)能逆變器的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，業(yè)界普遍認(rèn)為儲(chǔ)能逆變器將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。相反如果不應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)，光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)造成的負(fù)面影響將比較大。一方面由于電網(wǎng)支路潮流一般是單向流動(dòng)的，當(dāng)光伏電源接入電網(wǎng)后，從根本上改變了系統(tǒng)潮流的模式且潮流變得無(wú)法預(yù)測(cè)，使得電壓調(diào)整很難維持，甚至導(dǎo)致配電網(wǎng)的電壓調(diào)整設(shè)備出現(xiàn)異常響應(yīng)，影響系統(tǒng)的供電可靠性。另一方面由于光伏電源的自身輸出不穩(wěn)定性，可調(diào)度性受制約，當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行后，系統(tǒng)必須增加相應(yīng)容量的旋轉(zhuǎn)備用，從而降低了機(jī)組利用小時(shí)數(shù)并犧牲了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行。另外，光伏電價(jià)與常規(guī)電價(jià)存在著差異所以如何在滿足各種安全約束的條件下對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性調(diào)度也并不明確。

光伏儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)可將光伏發(fā)電供給家庭并把多余的電能儲(chǔ)存到電池中，當(dāng)電池滿額時(shí)再自動(dòng)輸入電網(wǎng)，以方便調(diào)配給其他用戶使用。這樣通過(guò)合理分配光伏、電池和電網(wǎng)電能，既可保證家庭用電自給自足，不依賴電網(wǎng)也可最大限度地提高光伏自發(fā)自用比例降低電網(wǎng)負(fù)擔(dān)。光伏發(fā)電最重要的特點(diǎn)是周期性和波動(dòng)性。傳統(tǒng)逆變器配合太陽(yáng)能電板將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成交流電供家庭使用。但由于一般家庭平均七成用電是在晚間，就形成了白天太陽(yáng)能發(fā)電輸入電網(wǎng)，晚上再?gòu)碾娋W(wǎng)買電的過(guò)程。這種發(fā)電和耗電的不均衡需求就需要利用到智能微電網(wǎng)技術(shù)，形成既可以和外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)。智能光伏儲(chǔ)能并網(wǎng)系統(tǒng)可以使家庭電力使用低價(jià)波谷電能，在為居民節(jié)省電費(fèi)開支的同時(shí)，也利用信息采集模塊和數(shù)據(jù)分析終端，實(shí)現(xiàn)為客戶提供遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與控制服務(wù)。

在現(xiàn)有技術(shù)的光伏發(fā)電系統(tǒng)中，在光照輻射強(qiáng)度大的情況下光伏逆變器可以并網(wǎng)發(fā)電或離網(wǎng)型給本地負(fù)載提供電能，以滿足本地負(fù)載的用電需求。然而在夜晚或陰雨天氣無(wú)光照或者光照弱的情況下，光伏逆變器將會(huì)因無(wú)能量輸入而停止工作，無(wú)法滿足本地負(fù)載的用電需求也無(wú)法并網(wǎng)發(fā)電。為了解決該問(wèn)題，現(xiàn)階段通常是在該光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加儲(chǔ)能裝置，從而構(gòu)成光伏逆變儲(chǔ)能系統(tǒng)，以延長(zhǎng)光伏逆變器的工作時(shí)間，提高光伏發(fā)電效益。具體的所增加的儲(chǔ)能裝置包括儲(chǔ)能電池以及與該儲(chǔ)能電池連接的電壓變換器，且該電壓變換器與光伏逆變器輸入端連接，在實(shí)際應(yīng)用，光伏電池板產(chǎn)生的多余的太陽(yáng)能將通過(guò)該電壓變換器轉(zhuǎn)換后，存儲(chǔ)到該儲(chǔ)能電池中即給儲(chǔ)能電池充電過(guò)程，當(dāng)光伏電池供電不足時(shí)，該儲(chǔ)能電池將通過(guò)電壓變換器放電，以滿足電網(wǎng)或本地負(fù)荷的用電需求。但是經(jīng)過(guò)持續(xù)的研究會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于現(xiàn)有的光伏逆變儲(chǔ)能系統(tǒng)，在負(fù)荷突變或光伏電池板陰影等原因造成短時(shí)出力驟升驟降等情況下，儲(chǔ)能電池將會(huì)頻繁地進(jìn)行充放電切換，嚴(yán)重影響了儲(chǔ)能電池壽命更重要的是導(dǎo)致并網(wǎng)的電壓頻繁波動(dòng)。

另外在現(xiàn)有技術(shù)中涉及到逆變器對(duì)電池的管理，主要是電池管理系統(tǒng)BMS對(duì)電池的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和執(zhí)行故障診斷以及SOC估算、短路保護(hù)、漏電監(jiān)測(cè)、顯示報(bào)警和充放電模式選擇等，并通過(guò)CAN總線與控制器進(jìn)行信息交互，保障電池高效而且可靠和安全運(yùn)行。但在光伏發(fā)電領(lǐng)域電池管理系統(tǒng)BMS不僅帶來(lái)成本問(wèn)題，它對(duì)太陽(yáng)能光伏組件和蓄電池之間的管理并沒(méi)有現(xiàn)成的管理模式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在實(shí)用新型的一個(gè)可選實(shí)施例中披露了一種光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI，具有蓄電池單元200和雙向變流單元PCS，雙向變流單元PCS至少具有逆變電路模塊340，所述逆變電路模塊340將光伏電池組串PV-1至PV-N或者蓄電池單元200提供的前級(jí)電壓直接逆變成并網(wǎng)到公共電網(wǎng)(public power grid)的交流電或是離網(wǎng)型(off-grid)運(yùn)行的交流電?？刂茊卧?20，控制所述逆變電路模塊340進(jìn)行直流電到交流電的逆變轉(zhuǎn)換，還控制所述逆變電路模塊340進(jìn)行交流電到直流電的反向電壓轉(zhuǎn)換并輸出反向直流電，其中所述控制單元320控制將所述反向直流電用于給所述蓄電池單元200執(zhí)行充電，以及控制所述光伏電池組串PV對(duì)所述蓄電池單元200的充電。

在這個(gè)可以省略DC/DC模塊的實(shí)施例中滿足以下幾個(gè)特征。

首先、如果從直流電DC到交流電AC轉(zhuǎn)變的視角觀察，該控制單元320可以直接控制前級(jí)電壓V_F1到交流電的逆變轉(zhuǎn)換，前級(jí)電壓V_F1無(wú)須由DC/DC模塊處理，光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI的功能之一是將光伏電池/蓄電池的能量逆變成交流電。

其次、如果從交流電AC到直流電DC轉(zhuǎn)變的視角觀察，所述控制單元320還控制所述逆變電路模塊340進(jìn)行交流到直流的反向電壓轉(zhuǎn)換并輸出反向直流電V_B1，并將該反向直流電V_B1提供給所述蓄電池單元200以執(zhí)行充電，光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI另外的功能是將市電的交流電轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)在蓄電池單元200的直流電。

再者、如果從直流電DC到直流電DC轉(zhuǎn)變的視角觀察，控制單元320還控制該些光伏電池組串PV-1至PV-N對(duì)所述蓄電池單元200的充電。這意味著光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI的功能還在于將光伏電池的能量轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)在蓄電池單元200的直流電。

在本實(shí)用新型的另一個(gè)可選實(shí)施例披露了一種光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI，具有蓄電池單元200，包括雙向變流單元PCS，PCS具有雙向直流電變換模塊330和逆變電路模塊340；所述雙向直流電變換模塊330至少用于將光伏電池組串PV-1至PV-N或蓄電池單元200提供的前級(jí)電壓進(jìn)行本領(lǐng)域所稱的電壓轉(zhuǎn)換(Voltage Convert)藉此產(chǎn)生后級(jí)直流電，并將后級(jí)直流電提供給逆變電路模塊340；所述逆變電路模塊340至少用于將后級(jí)直流電逆變成并網(wǎng)到公共電網(wǎng)(public power grid)的交流電或是離網(wǎng)型(off-grid)運(yùn)行的交流電。光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI還包括控制單元320。

在這個(gè)帶有雙向直流電變換模塊330的實(shí)施例中滿足后續(xù)的以下幾個(gè)特征。

首先、如果從直流電DC到交流電AC轉(zhuǎn)變的視角觀察，該控制單元320不僅需要控制所述雙向直流電變換模塊330進(jìn)行前級(jí)電壓V_F1到后級(jí)直流電V_F2的電壓轉(zhuǎn)換，控制單元320還控制所述逆變電路模塊340進(jìn)行后級(jí)直流電V_F2到交流電的逆變轉(zhuǎn)換。這意味著光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI的功能之一是將光伏電池/蓄電池的能量逆變成交流電。

其次、如果從交流電AC到直流電DC轉(zhuǎn)變的視角觀察，所述控制單元320還控制所述逆變電路模塊340進(jìn)行交流到直流的反向電壓轉(zhuǎn)換并輸出反向直流電V_B1，和控制所述雙向直流電變換模塊330將所述反向直流電V_B1進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換輸出電壓V_B2，并且將該電壓V_B2提供給所述蓄電池單元200以執(zhí)行充電。這意味著光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI另外的功能是將市電的交流電轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)在蓄電池單元200的直流電。

再者、如果從直流電DC到直流電DC轉(zhuǎn)變的視角觀察，控制單元320還控制該些光伏電池組串PV-1至PV-N對(duì)所述蓄電池單元200的充電。這意味著光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI的功能還在于將光伏電池的能量轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)在蓄電池單元200的直流電。

上述的光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI，在所述控制單元320和所述蓄電池單元200之間建立直接的通訊機(jī)制，例如相對(duì)兼容的CAN總線通信協(xié)議，由所述控制單元320監(jiān)控所述蓄電池單元200的電量存儲(chǔ)情況；所述控制單元320根據(jù)電量存儲(chǔ)情況決定是否通知所述光伏電池組串PV-1至PV-N或所述雙向變流單元PCS停止或啟動(dòng)向所述蓄電池單元200提供能量，具體的含義是：在所述蓄電池單元200的電量過(guò)低至比低壓閾值還低時(shí)則所述控制單元320應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)所述光伏電池組串PV-1至PV-N或所述雙向變流單元PCS向所述蓄電池單元200提供能量，而在所述蓄電池單元200的電量過(guò)高至比高壓閾值還高時(shí)則所述控制單元320應(yīng)當(dāng)實(shí)施停止所述光伏電池組串PV-1至PV-N或所述雙向變流單元PCS向所述蓄電池單元200提供能量。在可選而非必須的實(shí)施例中，光伏電池組串PV及雙向變流單元PCS與蓄電池單元200之間可以設(shè)置由控制單元320驅(qū)動(dòng)的斷路模塊/繼電器等，因此光伏電池組串PV及雙向變流單元PCS是否向蓄電池單元200提供能量可以控制斷路模塊/繼電器的接通或關(guān)斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。

上述的光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI，每一串所述光伏電池組串PV由多個(gè)串聯(lián)連接的光伏電池101構(gòu)成，且每塊光伏電池101均配置有執(zhí)行最大功率追蹤MPPT的電壓轉(zhuǎn)換電路100；其中，與每塊光伏電池101相對(duì)應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的電壓表征該光伏電池101提供在所述光伏電池組串PV上的實(shí)際電壓。而且任意一串所述光伏電池組串PV上的總電壓等于它當(dāng)中所有的電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的電壓的疊加結(jié)果，實(shí)際上這個(gè)疊加結(jié)果就是一串所述光伏電池組串PV的串級(jí)電壓值。

上述的光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI，所述控制單元320控制所述光伏電池組串對(duì)所述蓄電池單元200進(jìn)行充電的方式為：所述控制單元320通知所述光伏電池組串中每塊光伏電池101所對(duì)應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換電路100調(diào)整它所輸出的電壓和/或電流，直至每個(gè)所述光伏電池組串PV的串級(jí)電壓值被調(diào)整至預(yù)定的電壓范圍和/或串級(jí)電流被調(diào)整至預(yù)定的電流范圍，一般來(lái)說(shuō)，無(wú)論是一串還是多串所述光伏電池組串PV的串級(jí)電壓值被施加到所述蓄電池單元200后，應(yīng)當(dāng)滿足所提供的電壓在所述蓄電池單元200的額定充電電壓范圍內(nèi)，以及充電電流應(yīng)當(dāng)符合所述蓄電池單元200的額定電流范圍。

上述的光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI，既然所述控制單元320需要控制所述光伏電池組串PV的串級(jí)電壓值甚至更多的其他參數(shù)，為了滿足它們之間的通訊需求，尤其是所述控制單元320對(duì)所述電壓轉(zhuǎn)換電路100發(fā)送指令命令所述電壓轉(zhuǎn)換電路100調(diào)節(jié)輸出的電壓或電流值時(shí)，所述電壓轉(zhuǎn)換電路100和所述控制單元320各自均配置有載波發(fā)送模塊和載波接收模塊，使得所述控制單元320可以通過(guò)電力載波通信的方式與每個(gè)所述光伏電池組串PV中每塊光伏電池101所對(duì)應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換電路100建立通訊。

上述的光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI，所述控制單元320配置的載波發(fā)送模塊310帶有設(shè)置在將所述光伏電池組串PV耦合到所述雙向變流單元PCS的傳輸線路上的載波發(fā)送變壓器T_C，載波發(fā)送變壓器T_C的作用就是：所述控制單元320例如將載波脈沖發(fā)送在變壓器的原邊繞組，變壓器的次級(jí)繞組因?yàn)檫B接在傳輸線路上所以將載波脈沖也耦合到傳輸線路上，則所述電壓轉(zhuǎn)換電路100帶有的載波接收模塊就可以從傳輸線路上感測(cè)到載波脈沖。另外所述控制單元320配置的載波接收模塊CT帶有例如空心線圈的檢測(cè)單元和濾波器，其檢測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)所述傳輸線路上的載波信息，其濾波器用于從載波信息中提取具有指定頻率范圍的攜帶有數(shù)據(jù)的載波信號(hào)，不在指定頻率范圍的其他載波信息也許是雜波或相關(guān)的噪聲而需要過(guò)濾掉。

上述的光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI，所述電壓轉(zhuǎn)換電路100的輸出電壓施加在它的輸出電容C_O上，并在所述電壓轉(zhuǎn)換電路100中設(shè)置有開關(guān)S_E，且輸出電容C_O和它的開關(guān)S_E串聯(lián)連接。所述電壓轉(zhuǎn)換電路100的開關(guān)S_E被接通時(shí)，所述電壓轉(zhuǎn)換電路100將其接收光伏電池產(chǎn)生的光伏電壓予以電壓轉(zhuǎn)換輸出在輸出電容C_O上，此階段所述電壓轉(zhuǎn)換電路100體現(xiàn)出是一個(gè)正常的電壓轉(zhuǎn)換器(voltage converter)，能夠輸出較為正常的平穩(wěn)電壓值；所述電壓轉(zhuǎn)換電路100的開關(guān)S_E被關(guān)斷時(shí)，所述電壓轉(zhuǎn)換電路100將輸出激勵(lì)脈沖而不是平穩(wěn)的電壓值，緣由在于：在此時(shí)驅(qū)動(dòng)所述電壓轉(zhuǎn)換電路100的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM迫使該所述電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的電壓隨著脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率而發(fā)生階躍變化，所述電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的階躍電壓視為激勵(lì)脈沖，所述電壓轉(zhuǎn)換電路100將在高低電平間跳變的激勵(lì)脈沖耦合到串接起所述光伏電池組串的傳輸線路上作為載波信號(hào)，很明顯，此階段所述電壓轉(zhuǎn)換電路100體現(xiàn)出的不是一個(gè)正常的電壓轉(zhuǎn)換器(voltage converter)，無(wú)法輸出較為正常的平穩(wěn)電壓值，此時(shí)驅(qū)動(dòng)所述電壓轉(zhuǎn)換電路100的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)原本是用于執(zhí)行MPPT演算的，但由于開關(guān)S_E被關(guān)斷導(dǎo)致脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM成為激勵(lì)脈沖產(chǎn)生的源頭。

上述的光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI，所述電壓轉(zhuǎn)換電路100配置的載波接收模塊帶有例如羅氏空心線圈的檢測(cè)單元和濾波器，其檢測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)所述傳輸線路上的載波信息，其濾波器用于從載波信息中提取具有指定頻率范圍的攜帶有數(shù)據(jù)的載波信號(hào)。

上述的光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI，所述控制單元320控制將所述光伏電池組串的串級(jí)電壓值為所述蓄電池單元200充電時(shí)，通過(guò)控制所述電壓轉(zhuǎn)換電路100的輸出電流的大小值用以保障充電時(shí)施加給所述蓄電池單元200的直流電流恒定，或者通過(guò)控制所述電壓轉(zhuǎn)換電路100的輸出電壓的大小值而進(jìn)一步控制所述串級(jí)電壓值的大小值以保障充電時(shí)施加給所述蓄電池單元200的直流電壓恒定。

在另一個(gè)實(shí)施例中，本實(shí)用新型披露了基于光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)的儲(chǔ)能方法，每串所述光伏電池組串PV由多個(gè)串聯(lián)的光伏電池101構(gòu)成，每塊光伏電池101均配置有執(zhí)行最大功率追蹤MPPT的電壓轉(zhuǎn)換電路100，與每塊光伏電池101對(duì)應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的電壓表征該光伏電池101提供在所述光伏電池組串PV上的實(shí)際電壓；所述控制單元320控制對(duì)所述蓄電池單元200進(jìn)行充電儲(chǔ)能的方法為：先由所述控制單元320和所述蓄電池單元200建立通訊，并由所述控制單元320分析所述蓄電池單元200的電量存儲(chǔ)情況和判斷所述蓄電池單元200是否需要充電；如果需要充電則選擇由所述雙向變流單元PCS的所述雙向直流電變換模塊330將所述反向直流電進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換輸出給所述蓄電池單元200以執(zhí)行充電，或選擇由光伏電池組串PV對(duì)蓄電池單元200充電。

上述的方法，所述電壓轉(zhuǎn)換電路100和所述控制單元320均配置有載波發(fā)送模塊和載波接收模塊，所述控制單元320通過(guò)電力載波PLC與每個(gè)所述光伏電池組串PV中的每塊光伏電池101所對(duì)應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換電路100建立通訊；在所述控制單元320選擇由所述光伏電池組串PV對(duì)所述蓄電池單元200進(jìn)行充電時(shí)：所述控制單元320通過(guò)載波信號(hào)通知所述光伏電池組串PV中每塊光伏電池101所對(duì)應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換電路100調(diào)整輸出的電壓的大小，直至所述光伏電池組串PV的串級(jí)電壓值調(diào)整至預(yù)定的電壓范圍。

上述的方法，所述控制單元320控制將所述光伏電池組串PV的串級(jí)電壓值為所述蓄電池單元充電時(shí)，通過(guò)控制所述電壓轉(zhuǎn)換電路100的輸出電流的大小值用以保障充電時(shí)施加給所述蓄電池單元200的直流電流恒定，或者通過(guò)控制所述串級(jí)電壓值的大小值以保障充電時(shí)施加給所述蓄電池單元200的直流電壓恒定。

上述的方法，所述控制單元320配置的載波發(fā)送模塊帶有設(shè)置在將所述光伏電池組串耦合到所述雙向變流單元的傳輸線路上的載波發(fā)送變壓器；所述控制單元配置的載波接收模塊CT帶有檢測(cè)單元和濾波器，其檢測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)所述傳輸線路上的載波信息，其濾波器用于從載波信息中提取具有指定頻率范圍的攜帶有數(shù)據(jù)的載波信號(hào)。

上述的方法，所述電壓轉(zhuǎn)換電路100的輸出電壓施加在它的輸出電容C_O上，并在所述電壓轉(zhuǎn)換電路100中設(shè)置有開關(guān)S_E，且輸出電容C_O和它的開關(guān)S_E串聯(lián)；在第一種模式中所述電壓轉(zhuǎn)換電路100的開關(guān)S_E被接通時(shí)，所述電壓轉(zhuǎn)換電路100將其接收的光伏電壓予以電壓轉(zhuǎn)換輸出在輸出電容C_O上；在第二種模式中電壓轉(zhuǎn)換電路100的開關(guān)S_E被關(guān)斷時(shí)，所述電壓轉(zhuǎn)換電路100將在高低電平間跳變的激勵(lì)脈沖耦合到串接起所述光伏電池組串PV的傳輸線路上作為載波信號(hào)，其激勵(lì)脈沖源于：在此時(shí)驅(qū)動(dòng)所述電壓轉(zhuǎn)換電路100的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)迫使所述電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的電壓隨著脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率而發(fā)生階躍變化，輸出的階躍電壓視為激勵(lì)脈沖。

上述的方法，電壓轉(zhuǎn)換電路100配置的載波接收模塊CT帶有類似于空心線圈之類的檢測(cè)單元和濾波器，其檢測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)所述傳輸線路上的載波信息，其濾波器用于從載波信息中提取具有指定頻率范圍的攜帶有數(shù)據(jù)的載波信號(hào)。

附圖說(shuō)明

閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明并參照以下附圖之后，本實(shí)用新型的特征和優(yōu)勢(shì)將顯而易見：

圖1是光伏儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)的光伏電池直流電到交流電的應(yīng)用范例示意圖。

圖2是光伏儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)的雙向變流單元交流電到直流電的范例示意圖。

圖3是光伏儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)的光伏電池直流電為蓄電池充電的范例示意圖。

圖4是光伏儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)的蓄電池單元的直流電到交流電的范例示意圖。

圖5是雙向直流電變換模塊實(shí)現(xiàn)從后級(jí)到前級(jí)的電壓轉(zhuǎn)換的范例示意圖。

圖6是光伏儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)中為數(shù)量龐大的蓄電池陣列充電的范例示意圖。

圖7是光伏儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)中光伏電池和控制單元雙向通信的范例示意圖。

圖8是雙向變流單元不設(shè)置任何直流到直流電壓轉(zhuǎn)換模塊的范例示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合各實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的闡述，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型用作敘述說(shuō)明所用的實(shí)施例而非全部的實(shí)施例，基于該等實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的方案都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

參見圖1，簡(jiǎn)化的光伏組件陣列PV-ARR是光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)，圖中顯示了光伏組件陣列PV-ARR中安裝有基本的多個(gè)電池組串PV-1至PV-N，N為自然數(shù)，每一串光伏電池組串PV由多個(gè)串聯(lián)連接的光伏電池101構(gòu)成，且每塊光伏電池101均配置有執(zhí)行最大功率追蹤MPPT的電壓轉(zhuǎn)換電路100。其實(shí)與每塊光伏電池101對(duì)應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的電壓表征該光伏電池101提供在光伏電池組串PV上的實(shí)際電壓，假定任意一串的光伏電池組串PV串接有第一級(jí)光伏電池101、第二級(jí)光伏電池101……直至第M級(jí)的光伏電池101，這里M為自然數(shù)，其中第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換電路100用于將第一級(jí)光伏電池101的光伏電壓源執(zhí)行最大功率追蹤而進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換并輸出V₁，類推至第M級(jí)電壓轉(zhuǎn)換電路100用于將第M級(jí)的光伏電池101的光伏電壓源執(zhí)行最大功率追蹤而進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換并輸出V_M，可以獲悉任意一串光伏電池組串PV上總的串級(jí)電壓就等于：第一級(jí)電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的電壓V₁加上第二級(jí)電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的電壓V₂再加上第三級(jí)電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的電壓……直至累加到第M級(jí)的電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的電壓V_M，等于V₁+V₂+……V_M。電壓轉(zhuǎn)換電路100可以是升壓BOOST、降壓BUCK或升降壓BUCK-BOOST電路，必須強(qiáng)調(diào)的是，在現(xiàn)有技術(shù)中披露和公開的針對(duì)光伏電池的最大功率追蹤的任何方案同樣適用于本申請(qǐng)的電壓轉(zhuǎn)換電路100，因此本申請(qǐng)不再單獨(dú)對(duì)電壓轉(zhuǎn)換電路100是如何執(zhí)行最大功率追蹤的方案予以贅述。

參見圖1，光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)Battery Storage Inverter system在本申請(qǐng)的上下文中將被簡(jiǎn)稱為BSI，儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)BSI和光伏組件陣列PV-ARR配套使用，儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)BSI將光伏組件陣列PV-ARR的能量逆變成交流電，或者將市電的交流電轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)在蓄電池中的直流電，或者光伏組件陣列PV-ARR的能量轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)在蓄電池中的直流電，因?yàn)樾铍姵卮鎯?chǔ)了能量，所以儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)BSI還可以將蓄電池的能量逆變成交流電。在白天輻照強(qiáng)度大的情況下，儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)BSI可用光伏組件陣列PV-ARR并網(wǎng)發(fā)電或離網(wǎng)給本地負(fù)載提供電能，以滿足本地負(fù)載的用電需求，在夜晚無(wú)光照或者陰雨天氣的情況下，儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)BSI增加的儲(chǔ)能裝置構(gòu)成額外的能量來(lái)源，延長(zhǎng)光伏逆變的工作時(shí)間，提高發(fā)電效益。顯然儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)BSI的實(shí)際應(yīng)用意義十分巨大，可以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)中斷或大面積停電等突發(fā)事件，還可以承擔(dān)電網(wǎng)削峰填谷的調(diào)度。注入到公共電網(wǎng)的交流電可以為其他耗電用戶供電，離網(wǎng)型運(yùn)行的交流電則更多的是發(fā)電方自發(fā)自用而無(wú)須將交流電注入到公共電網(wǎng)，注意發(fā)電方并網(wǎng)到公共電網(wǎng)或是離網(wǎng)型運(yùn)行可以并存，當(dāng)電量充裕時(shí)可以并網(wǎng)而自身耗電量大時(shí)則可以獨(dú)自采用離網(wǎng)型運(yùn)行。

參見圖1，儲(chǔ)能逆變系統(tǒng)BSI具有用作儲(chǔ)能裝置的蓄電池單元200，還包括雙向變流單元PCS，雙向變流單元PCS為了能夠在直流電和交流電之間相互切換而具有雙向直流電變換模塊330和逆變電路模塊340。光伏電池組串PV-1至PV-N并聯(lián)向雙向直流電變換模塊330供電，具體而言，假定雙向直流電變換模塊330具有一組第一輸入端N_P1和第二輸入端N_P2，則第一串光伏電池組串PV-1提供的串級(jí)電壓的等效陽(yáng)極連接到雙向直流電變換模塊330的第一輸入端N_P1，第一串光伏電池組串PV-1提供的串級(jí)電壓的等效陰極連接到雙向直流電變換模塊330的第二輸入端N_P2，按照相同的原理最后的第N串的光伏電池組串PV-N的串級(jí)電壓的等效陽(yáng)極連接到雙向直流電變換模塊330的第一輸入端N_P1，及第N串的光伏電池組串PV-1提供的串級(jí)電壓的等效陰極也連到雙向該直流電變換模塊330的第二輸入端N_P2，這也即光伏組件先串聯(lián)后并聯(lián)的供電模式。

參見圖1，雙向直流電變換模塊330除了可以接收光伏組件陣列PV-ARR供給的電源能量，它還可以接收來(lái)自蓄電池單元200供給的能量，此時(shí)蓄電池單元200的等效正極和等效負(fù)極可以分別連接到第一輸入端N_P1和第二輸入端N_P2。則雙向變流單元PCS中雙向直流電變換模塊330將光伏組件陣列PV-ARR(電池組串PV-1至PV-N)提供的或者是將蓄電池單元200提供的前級(jí)電壓V_F1進(jìn)行本領(lǐng)域的電壓轉(zhuǎn)換Voltage Convert藉此產(chǎn)生后級(jí)直流電V_F2，注意前級(jí)電壓V_F1和后級(jí)電壓V_F2都是直流電。雙向直流電變換模塊330可以是基于升壓BOOST、降壓BUCK或升降壓BUCK-BOOST的電路，所以前級(jí)電壓V_F1和后級(jí)電壓V_F2兩者中前者比后者大或小都是可選項(xiàng)。雙向變流單元PCS除了具備直流到直流的轉(zhuǎn)換功能，還具備直流到交流電或交流電到直流的轉(zhuǎn)換功能，雙向變流單元PCS中設(shè)置的逆變電路模塊340接收后級(jí)直流電V_F2后，逆變電路模塊340再將后級(jí)直流電V_F2逆變成并網(wǎng)到公共電網(wǎng)(public power grid)的交流電，供給電網(wǎng)的公眾使用，或是將后級(jí)電壓V_F2逆變成其他的離網(wǎng)型(off-grid)運(yùn)行的交流電，離網(wǎng)型的交流電無(wú)須并網(wǎng)，可以自發(fā)自用或供給小范圍的使用者。光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI還包括控制單元320，控制單元320配置有各類處理器，雙向直流電變換模塊330通常是由控制單元320發(fā)出的一路脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)從而執(zhí)行DC/DC電壓轉(zhuǎn)換，逆變電路模塊340通常也是由控制單元320發(fā)出的另一路脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)，從而執(zhí)行直流-交流DC/AC或交流-直流AC/DC的電壓轉(zhuǎn)換。

參見圖1，如果從雙向變流單元PCS具備的第一項(xiàng)功能考慮：從直流電DC到交流電AC的轉(zhuǎn)換功能，控制單元320控制雙向直流電變換模塊330進(jìn)行前級(jí)電壓V_F1到后級(jí)直流電V_F2的電壓轉(zhuǎn)換，這里前級(jí)電壓V_F1是光伏組件陣列PV-ARR提供的或者是蓄電池單元200提供的電壓。以及控制單元320控制逆變電路模塊340進(jìn)行后級(jí)電壓V_F2到交流電AC的逆變轉(zhuǎn)換，這意味著：光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI的功能之一是將光伏電池或蓄電池的能量逆變成交流電。

參見圖2，如果從雙向變流單元PCS具備的第二項(xiàng)功能考慮：從交流電AC到直流電DC的電壓轉(zhuǎn)換功能，控制單元320控制逆變電路模塊340進(jìn)行交流AC到直流的反向電壓轉(zhuǎn)換并輸出反向直流電V_B1，即逆變電路模塊340將市電轉(zhuǎn)換成反向電壓V_B1，控制單元320還控制雙向直流電變換模塊330將反向直流電V_B1進(jìn)行DC/DC電壓轉(zhuǎn)換并輸出電壓V_B2，將該電壓V_B2提供給蓄電池單元200以執(zhí)行充電。這意味著：光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI功能還在于將市電轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)在蓄電池上的直流電。

參見圖3，如果從雙向變流單元PCS具備的第三項(xiàng)功能考慮：控制單元320還控制光伏電池組串PV-1至PV-N對(duì)蓄電池單元200的充電，這種充電必須考慮控制單元320對(duì)電壓轉(zhuǎn)換電路100的控制，因?yàn)樾铍姵仉m然有很多種充電方法，但最基本和最兼容的是本領(lǐng)域常見的恒壓充電方式、恒流充電方式、恒壓恒流充電方式，這三種方案或者其他的替代方案在本申請(qǐng)中的核心實(shí)施手段就在于控制單元320對(duì)每一串光伏電池組串PV的各個(gè)電壓轉(zhuǎn)換電路100的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這意味著：光伏儲(chǔ)能逆變一體化系統(tǒng)BSI的功能還在于將光伏電池的能量轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)在蓄電池上的直流電。

參見圖3，在一個(gè)可選的實(shí)施例中，雙向直流電變換模塊330的斬波開關(guān)S11和共模電感L11串聯(lián)連接在第一輸入端N_P1和第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3之間，斬波開關(guān)S12和共模電感L12串聯(lián)連接在第二輸入端N_P2和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4之間。在第一輸入端N_P1和第二輸入端N_P2之間連接有電容C1，在第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4之間連接有電容C2。并且還在斬波開關(guān)S11和共模電感L11兩者間的互連節(jié)點(diǎn)與斬波開關(guān)S12和共模電感L12兩者間的另一互連節(jié)點(diǎn)之間連接有開關(guān)S2，例如是升壓續(xù)流開關(guān)。必須強(qiáng)調(diào)的是雙向直流電變換模塊330在圖3中的實(shí)施例僅是為了闡釋說(shuō)明其功效，并不代表雙向直流電變換模塊330僅僅限制于圖3中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，任意的BOOST、降壓BUCK或升降壓BUCK-BOOST的電路都可以取代圖3中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

參見圖3，我們來(lái)解釋雙向直流電變換模塊330的作用，雙向直流電變換模塊330可以將提供在第一輸入端N_P1和第二輸入端N_P2之間的前級(jí)電壓V_F1是進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生位于第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4之間的后級(jí)直流電V_F2。其中功率從雙向直流電變換模塊330的前級(jí)流向后級(jí)的工作原理：斬波開關(guān)S11和S12處于高頻斬波開關(guān)狀態(tài)，斬波開關(guān)S11和S12同時(shí)開通或關(guān)斷，當(dāng)斬波開關(guān)S11和S12處于開通狀態(tài)時(shí)對(duì)共模電感L11和L12充電，此時(shí)開關(guān)S2處于關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)斬波開關(guān)S11和S12處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，共模電感L11和L12的電流通過(guò)接通的開關(guān)S2續(xù)流。注意同步開關(guān)S7采用與斬波開關(guān)S11和S12相反的相位同步高頻開關(guān)。另外，逆變電路模塊340接收來(lái)自第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4之間的電壓，逆變電路模塊340在圖中是一個(gè)典型的H橋式逆變器，逆變電路模塊340帶有的H橋的臂開關(guān)管處于工頻開關(guān)狀態(tài)，目的是使H橋式逆變器對(duì)共模電感L11和L12的電流換向，實(shí)現(xiàn)交流輸出的極性變換。

參見圖5，繼續(xù)來(lái)解釋雙向直流電變換模塊330的作用，雙向直流電變換模塊330可以將提供在第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4之間的反向直流電V_B1進(jìn)行反相電壓轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生位于第一輸入端N_P1和第二輸入端N_P2之間的輸出電壓V_B2。其中功率從雙向直流電變換模塊330的后級(jí)流向前級(jí)的工作原理：開關(guān)管S2處于高頻升壓開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)管S2接通時(shí)對(duì)共模電感L11和L12進(jìn)行充電，此時(shí)斬波開關(guān)S11和S12必須處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)管S2關(guān)斷時(shí)共模電感L11和L12的電流通過(guò)接通的斬波開關(guān)S11和開關(guān)S12進(jìn)行續(xù)流，將第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4之間的反向直流電V_B1進(jìn)行反向電壓轉(zhuǎn)換后提供第一輸入端N_P1和第二輸入端N_P2之間的輸出電壓V_B2，也即實(shí)現(xiàn)向直流側(cè)輸電。獲得第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4間的反向直流電V_B1：逆變電路模塊340的H橋式逆變器將交流市電變換成直流的反向直流電V_B1。輸出電壓V_B2除了可以直接作為直流電源提供給用戶之外，還可以用于為蓄電池單元200充電。

參見圖3，在雙向直流電變換模塊330中，斬波開關(guān)S11和S12的接通或關(guān)斷及續(xù)流升壓電路的開關(guān)S2的接通或關(guān)斷由控制單元320輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且H橋式逆變器的臂開關(guān)管進(jìn)行DC/AC或AC/DC的轉(zhuǎn)換也是由控制單元320輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于通過(guò)脈寬調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)這些開關(guān)屬于現(xiàn)有技術(shù)，因此本申請(qǐng)不再予以贅述，現(xiàn)有技術(shù)中任意的開關(guān)調(diào)制方案均適用于本申請(qǐng)。

參見圖4，在晚間或陰雨等輻照強(qiáng)度弱的天氣，表示利用蓄電池單元200存儲(chǔ)的電量為雙向直流電變換模塊330供電，雙向直流電變換模塊330將提供在第一輸入端N_P1和第二輸入端N_P2之間的前級(jí)電壓V_F1是進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生位于第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4間的后級(jí)直流電V_F2。為了佐證雙向直流電變換模塊330拓?fù)涞亩鄻有?，該?shí)施例與圖3的區(qū)別在于：斬波開關(guān)S11和共模電感L11串聯(lián)連接在第一輸入端N_P1和第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3之間，在第二輸入端N_P2和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4之間是直接耦合的而沒(méi)有設(shè)置任何開關(guān)或電感。斬波開關(guān)S11和升壓續(xù)流電路的開關(guān)S2仍然是相位相反。功率從雙向直流電變換模塊330的前級(jí)流向后級(jí)的工作原理：斬波開關(guān)S11處于高頻斬波開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)斬波開關(guān)S11處于開通狀態(tài)時(shí)對(duì)共模電感L11充電，開關(guān)S2關(guān)斷；當(dāng)斬波開關(guān)S11處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，共模電感L11的電流通過(guò)接通的開關(guān)S2續(xù)流。功率從雙向直流電變換模塊330的后級(jí)流向前級(jí)的工作原理：開關(guān)S2處于高頻升壓開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)管S2接通時(shí)對(duì)共模電感L11進(jìn)行充電，此時(shí)斬波開關(guān)S11必須關(guān)斷，當(dāng)開關(guān)管S2關(guān)斷時(shí)共模電感L11的電流通過(guò)接通的斬波開關(guān)S11續(xù)流，實(shí)現(xiàn)向直流側(cè)輸電。

參見圖4，為了佐證逆變電路模塊340拓?fù)涞亩鄻有?，H橋式逆變器被替換成三相橋式全控整流電路，三相橋式全控整流電路將來(lái)自第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4之間的電壓V_F2逆變成三相交流電，也即實(shí)現(xiàn)DC到AC；或三相橋式全控整流電路將三相交流電反向轉(zhuǎn)換成第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4之間的反向直流電V_B1，也即實(shí)現(xiàn)AC到DC。三相橋式全控整流電路帶有的H橋的臂開關(guān)管的接通/關(guān)斷仍然由控制單元320輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

參見圖6，在上文的實(shí)施例中均是以單個(gè)蓄電池單元為例，但實(shí)際上為了提供足夠大的電量往往會(huì)采用多個(gè)蓄電池單元200構(gòu)成的陣列CELL-ARR，例如汽車等行業(yè)用途的蓄電池陣列CELL-ARR含有數(shù)量龐大的串聯(lián)的蓄電池單元200。在可選但非必須的一些實(shí)施例中，控制單元320可以控制每一串光伏電池組串PV對(duì)應(yīng)為蓄電池陣列CELL-ARR中相應(yīng)的一個(gè)或者某一部分蓄電池單元200進(jìn)行充電，因此蓄電池陣列CELL-ARR中這些數(shù)量龐大的電池可以彼此之間較為均衡的充電，相互間電量充滿的時(shí)間也相差不大。

參見圖7，每個(gè)電壓轉(zhuǎn)換電路100對(duì)應(yīng)和一個(gè)光伏電池101并聯(lián)，光伏電池101的光電反應(yīng)產(chǎn)生的光伏電壓源由電壓轉(zhuǎn)換電路100實(shí)施MPPT后再輸出，也就是說(shuō)，在蓄電池充電階段，如果試圖在PCS端來(lái)影響電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的電壓/電流結(jié)果，讓它們達(dá)到既定的目標(biāo)值，就必須在電壓轉(zhuǎn)換電路100和控制單元320間建立通信，尤其是由光伏組件陣列PV-ARR為蓄電池充電的階段。雙向逆變器PCS的控制單元320帶有的檢測(cè)模塊在圖中沒(méi)有示意出來(lái)，檢測(cè)模塊經(jīng)常用在常見的匯流箱或逆變器中，主要是監(jiān)測(cè)電池組串PV的串級(jí)電流I_STR和/或感測(cè)及運(yùn)算電池組串PV的串級(jí)電壓，霍爾傳感器是檢測(cè)模塊中檢測(cè)電池組串PV的串級(jí)電流而經(jīng)常使用的電流感應(yīng)方式，除此之外，還值得說(shuō)明的是，在現(xiàn)有技術(shù)中任何可以檢測(cè)出或運(yùn)算出電池組串PV的串級(jí)電流/串級(jí)電壓的手段均適用于雙向逆變器PCS及其控制單元320。

參見圖7，實(shí)際上控制單元320具備電池管理系統(tǒng)BMS的所有功能，蓄電池單元200中每節(jié)電池的端電壓及常規(guī)測(cè)量點(diǎn)溫度是控制單元320需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的，蓄電池單元200的電池參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障診斷、SOC估算、電量估算、短路保護(hù)以及漏電監(jiān)測(cè)和顯示報(bào)警、充放電模式選擇等，都是由控制單元320來(lái)執(zhí)行的，所以控制單元320應(yīng)當(dāng)和蓄電池單元200之間建立直接的通訊機(jī)制，例如相對(duì)兼容的CAN總線通信協(xié)議。控制單元320對(duì)蓄電池單元200的管理例如實(shí)時(shí)跟蹤電池運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)檢測(cè)：實(shí)時(shí)采集電池充放電狀態(tài)，采集數(shù)據(jù)有電池總電壓，電池總電流，每個(gè)電池箱內(nèi)電池測(cè)點(diǎn)溫度以及單體模塊電池電壓等，由于有些情況電池都是串聯(lián)使用的，所以這些參數(shù)的實(shí)時(shí)，快速和準(zhǔn)確的測(cè)量是電池管理系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。例如剩余電量估算：荷電狀態(tài)(SOC)的估算是了為了讓PCS端和使用者及時(shí)了解電池系統(tǒng)運(yùn)行狀況，實(shí)時(shí)采集充放電電流、電壓等參數(shù)，并通過(guò)相應(yīng)的算法進(jìn)行剩余電量的估計(jì)。以及充放電控制：根據(jù)電池的荷電狀態(tài)控制對(duì)電池的充放電，當(dāng)某個(gè)參數(shù)超標(biāo)如單體電池電壓過(guò)高或過(guò)低時(shí)，為保證電池組的正常使用及性能的發(fā)揮，系統(tǒng)將切斷繼電器，停止電池的能量供給和釋放。由控制單元320監(jiān)控蓄電池單元200的電量存儲(chǔ)情況，控制單元320根據(jù)電量存儲(chǔ)情況決定是否通知光伏電池組串PV-1至PV-N或雙向變流單元PCS停止或啟動(dòng)向蓄電池單元200提供能量，具體的含義是：在蓄電池單元200的電量過(guò)低至比低壓閾值還低時(shí)則控制單元320應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)光伏電池組串PV-1至PV-N或雙向變流單元PCS向蓄電池單元200提供能量，而在蓄電池單元200的電量過(guò)高至比高壓閾值還高時(shí)則控制單元320應(yīng)當(dāng)實(shí)施停止光伏電池組串PV-1至PV-N或雙向變流單元PCS向蓄電池單元200提供能量。

參見圖7，為了在電壓轉(zhuǎn)換電路100和控制單元320間建立雙向通信，在本申請(qǐng)中實(shí)施手段是：控制單元320發(fā)送第一載波信號(hào)(例如它含有指示電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出預(yù)定目標(biāo)的電壓/電流的指令)耦合到連接光伏電池組串PV和PCS的傳輸線路上，正是考慮到光伏電池組串PV-1中所有的光伏電池101及其電壓轉(zhuǎn)換電路100通過(guò)傳輸線路串聯(lián)，而且傳輸線路將光伏電池組串PV-1的等效陽(yáng)極連到第一輸入端N_P1和將它的等效陰極連到第二輸入端N_P2，所以第一載波信號(hào)耦合到傳輸線路上進(jìn)行廣播時(shí)任意一個(gè)電池組串PV上面所有的電壓轉(zhuǎn)換電路100都能監(jiān)聽到?？刂茊卧?20將第一載波信號(hào)廣播到傳輸線路上的方式其實(shí)有多種，為了載波不至于影響PCS的正常工作，可采用變壓器式的載波發(fā)送模塊310帶有變壓器T_C?？刂茊卧?20將需要傳遞到電壓轉(zhuǎn)換電路100的數(shù)據(jù)通過(guò)載波發(fā)送模塊310以第一載波信號(hào)的形式廣播到傳輸線路上，變壓器T_C的作用就體現(xiàn)在：控制單元320通過(guò)載波發(fā)送模塊310將攜帶第一載波信號(hào)的載波脈沖發(fā)送在變壓器T_C的原邊繞組，變壓器T_C的次級(jí)繞組因?yàn)檫B接在傳輸線路上所以也將載波脈沖也耦合到傳輸線路上，變壓器T_C的作用就是將載波耦合到傳輸線路上的媒介。至此控制單元320作為發(fā)送方已經(jīng)將第一載波信號(hào)廣播出來(lái)了，作為接收方電壓轉(zhuǎn)換電路100帶有的載波接收模塊CT就可以從傳輸線路上感測(cè)監(jiān)聽到載波脈沖。電壓轉(zhuǎn)換電路100配置有驅(qū)動(dòng)它的BUCK、BOOST或BUCK-BOOST電路的處理器105，處理器105發(fā)送脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM來(lái)驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換電路100的降壓、升壓或升降壓型轉(zhuǎn)換電路，脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM驅(qū)動(dòng)降壓、升壓或升降壓型轉(zhuǎn)換電路執(zhí)行MPPT屬于已知技術(shù)，本申請(qǐng)對(duì)其不予贅述。電壓轉(zhuǎn)換電路100帶有的載波接收模塊CT帶有如羅氏空心線圈的檢測(cè)單元和濾波器，檢測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)傳輸線路上的載波信息，傳輸線路一般穿過(guò)羅氏空心線圈的中心，濾波器用于從該載波信息中提取具有指定頻率范圍的攜帶有數(shù)據(jù)的第一載波信號(hào)，因?yàn)閭鬏斁€路上除了存在著預(yù)期廣播的攜帶了第一載波信號(hào)的載波脈沖以外還可能存在各種無(wú)法預(yù)測(cè)的其他頻譜脈沖，則不在指定頻率范圍也即第一載波信號(hào)頻率范圍的其他載波信息也許是雜波所以需要通過(guò)濾波器過(guò)濾掉。載波接收模塊CT帶有的濾波器將真實(shí)的第一載波信號(hào)輸送給第一載波信號(hào)處理器105，處理器105在收到控制單元320發(fā)送的指令后就可以按照指令重新調(diào)制電壓轉(zhuǎn)換電路100的輸出電壓和/或電流，或者還可以執(zhí)行控制單元320發(fā)送的指令所代表的其他含義，例如關(guān)停/休眠電壓轉(zhuǎn)換電路100或者重啟電壓轉(zhuǎn)換電路100等。

參見圖7，以帶有三個(gè)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1、100-2和100-3的電壓轉(zhuǎn)換電路100為例來(lái)說(shuō)明電壓轉(zhuǎn)換電路100的工作機(jī)制，必須說(shuō)明的是，這里的實(shí)施方式部分僅僅是為了作為范例而不構(gòu)成任何特定的限制。假定電壓轉(zhuǎn)換電路100具有數(shù)量與光伏電池101的電池串的數(shù)量一致的BUCK/BOOST/BUCK-BOOST電路，圖中每塊光伏電池101其實(shí)也是光伏組件具有三個(gè)電池串(Photovoltaic cell string)101-1、101-2和101-3，其中子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1對(duì)電池串101-1的電壓進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，子電壓轉(zhuǎn)換電路100-2對(duì)電池串101-2的電壓進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，子電壓轉(zhuǎn)換電路100-3對(duì)電池串101-3的電壓進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，三個(gè)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1、100-2和100-3各自輸出的電壓疊加的結(jié)果才是電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的總電壓值。子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1將其從電池串101-1接收的電壓執(zhí)行MPPT演算并進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出在它的一個(gè)輸出電容C_O1上，還有子電壓轉(zhuǎn)換電路100-2將其從電池串101-2接收的電壓執(zhí)行MPPT演算并進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出在它的一個(gè)輸出電容C_O2上，子電壓轉(zhuǎn)換電路100-3將其從電池串101-3接收的電壓執(zhí)行MPPT演算并進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出在它的一個(gè)輸出電容C_O3上，電壓轉(zhuǎn)換電路100中各個(gè)子電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出電容C_O1、C_O2和C_O3都串聯(lián)在一起，藉由串聯(lián)的輸出電容C_O1～C_O3上所疊加的電壓來(lái)提供電壓轉(zhuǎn)換電路100的總輸出電壓。至少在電壓轉(zhuǎn)換電路100中任意的子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1中設(shè)置有一個(gè)控制開關(guān)S_E，且?guī)в性摽刂崎_關(guān)S_E的任意一級(jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1中其輸出電容C_O1對(duì)應(yīng)和它的控制開關(guān)S_E串聯(lián)，具體的，第一級(jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1的輸出電壓輸出在它的一組第一輸出節(jié)點(diǎn)N_O1和第二輸出節(jié)點(diǎn)N_O2之間，它的輸出電容C_O1連接在第一輸出節(jié)點(diǎn)N_O1和第二輸出節(jié)點(diǎn)N_O2之間，也即第一級(jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1的輸出電壓輸出在輸出電容C_O1上，那么控制開關(guān)S_E和輸出電容C_O1串聯(lián)在第一輸出節(jié)點(diǎn)N_O1和第二輸出節(jié)點(diǎn)N_O2之間。在另外的可選項(xiàng)中，電壓轉(zhuǎn)換電路100可以只具備第一級(jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1，其他的第二級(jí)和第三級(jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-2和100-3均被舍去掉，此時(shí)電池串101-1、101-2和101-3視為一個(gè)整體的光伏組件，那么第一級(jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1只要接收光伏組件正負(fù)極間的電壓并進(jìn)行MPPT電壓轉(zhuǎn)換就可以了，此時(shí)輸出電容C_O2～C_O3自然也不存在，第一級(jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1的輸出電壓輸出在輸出電容C_O1上就等于電壓轉(zhuǎn)換電路100的總輸出電壓。

參見圖7，考慮到電池的充電規(guī)則有恒壓、恒流、恒流恒壓等方式，控制單元320控制光伏電池組串PV對(duì)蓄電池單元200進(jìn)行充電的方式為：控制單元320推送第一載波信號(hào)來(lái)廣播到傳輸線路上通知光伏電池組串PV中每塊光伏電池101所對(duì)應(yīng)的電壓轉(zhuǎn)換電路100調(diào)整它所輸出的電壓和/或電流，這個(gè)電壓和/或電流的具體范圍也可以攜帶在第一載波信號(hào)中，直至每一個(gè)光伏電池組串PV的用于充電的串級(jí)電壓值被調(diào)整至預(yù)定的電壓范圍和/或用于充電的串級(jí)電流被調(diào)整至預(yù)定的電流范圍。一般而言，無(wú)論是一串還是多串的光伏電池組串PV的串級(jí)電壓值/串級(jí)電流被施加到蓄電池單元200后，應(yīng)當(dāng)滿足所提供的充電電壓在蓄電池單元200的額定充電電壓范圍內(nèi)，以及充電電流應(yīng)當(dāng)符合蓄電池單元200的額定電流范圍。上文介紹了控制單元320通過(guò)載波發(fā)送模塊310推送廣播到傳輸線路上以對(duì)電壓轉(zhuǎn)換電路100下達(dá)指令的方式，電壓轉(zhuǎn)換電路100需要響應(yīng)控制單元320以便告訴控制單元320收到了命令并回復(fù)控制單元320，而且作為可選項(xiàng)還可以將電壓轉(zhuǎn)換電路100按照指令得到的數(shù)據(jù)返回給控制單元320，此時(shí)作為從機(jī)電壓轉(zhuǎn)換電路100也需要發(fā)送第二載波信號(hào)到傳輸線路上，如果控制單元320從傳輸線路上監(jiān)聽到了第二載波信號(hào)，它們之間就實(shí)現(xiàn)了雙向通訊。

參見圖7，電壓轉(zhuǎn)換電路100中第一級(jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1的輸出電壓輸出在輸出電容C_O1上，此時(shí)電壓轉(zhuǎn)換電路100中控制開關(guān)S_E和輸出電容C_O1串聯(lián)在電壓轉(zhuǎn)換電路100中的第一輸出節(jié)點(diǎn)N_O1和第二輸出節(jié)點(diǎn)N_O2之間。電壓轉(zhuǎn)換電路100的開關(guān)S_E被接通時(shí)，電壓轉(zhuǎn)換電路100將其接收光伏電池101產(chǎn)生的光伏電壓執(zhí)行MPPT予以電壓轉(zhuǎn)換輸出在輸出電容C_O1或者C_O1～C_O3上，此階段電壓轉(zhuǎn)換電路100體現(xiàn)出是一個(gè)正常的電壓轉(zhuǎn)換器voltage converter能夠輸出較為正常的平穩(wěn)電壓，雖然電壓轉(zhuǎn)換電路100的輸出電壓帶有紋波但是輸出電壓基本會(huì)穩(wěn)定在電壓上限值V_UPPER和下限值V_LOWER之間的范圍，輸出電壓的最高紋波幅值不超過(guò)V_UPPER，最低紋波幅值不低于V_LOWER。

參見圖7，一旦處理器105將電壓轉(zhuǎn)換電路100的開關(guān)S_E關(guān)斷，電壓轉(zhuǎn)換電路100將輸出激勵(lì)脈沖而不是平穩(wěn)的電壓值，緣由在于：在此時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換電路100的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM迫使該第一級(jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1以及電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的電壓隨著脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率而發(fā)生階躍變化?；镜脑蚴怯捎诘谝患?jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1的輸出電壓原本輸出在輸出電容C_O1上，但是輸出電容C_O1卻被強(qiáng)制從第一輸出節(jié)點(diǎn)N_O1和第二輸出節(jié)點(diǎn)N_O2之間斷開，導(dǎo)致第一輸出節(jié)點(diǎn)N_O1和第二輸出節(jié)點(diǎn)N_O2之間的電壓值隨著原本用來(lái)調(diào)制第一級(jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率而發(fā)生相同頻率的階躍變化，第一級(jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1以及電壓轉(zhuǎn)換電路100輸出的階躍電壓被視為激勵(lì)脈沖。特意誘使電壓轉(zhuǎn)換電路100的總輸出電壓在高低電平間跳變，激勵(lì)脈沖的正向幅值大于上限值V_UPPER而其負(fù)向幅值低于下限值V_LOWER，所以從傳輸線路上很容易從穩(wěn)定的平穩(wěn)電壓中捕獲激勵(lì)脈沖。電壓轉(zhuǎn)換電路100將在高低電平間跳變的激勵(lì)脈沖(其與驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換電路100的PWM頻率相同)耦合到串接起光伏電池的傳輸線路上作為載波信號(hào)，關(guān)斷開關(guān)S_E造成的激勵(lì)脈沖被視為第二載波信號(hào)。

參見圖7，控制單元320帶有的載波接收模塊CT配置有如羅氏空心線圈的檢測(cè)單元和濾波器，檢測(cè)單元用于監(jiān)測(cè)傳輸線路上的載波信息，傳輸線路一般穿過(guò)羅氏空心線圈的中心，而濾波器則用于從該載波信息中提取具有另一指定頻率范圍的攜帶有數(shù)據(jù)的第二載波信號(hào)，因?yàn)閭鬏斁€路上除了存在著預(yù)期廣播的攜帶了第二載波信號(hào)的載波脈沖以外還可能存在各種無(wú)法預(yù)測(cè)的其他頻譜脈沖，則不在另一指定頻率范圍也即第二載波信號(hào)頻率范圍的其他載波信息也許是雜波所以需要通過(guò)濾波器過(guò)濾掉。載波接收模塊CT帶有的濾波器將真實(shí)的第二載波信號(hào)輸送給控制單元320，控制單元320在收到處理器105發(fā)送的響應(yīng)數(shù)據(jù)后就知道處理器105及其控制的電壓轉(zhuǎn)換電路100的運(yùn)行狀態(tài)。反之如果控制單元320無(wú)法接收到處理器105廣播的響應(yīng)數(shù)據(jù)，有可能控制單元320一直處于等待那些從機(jī)回復(fù)的狀態(tài)或紊亂狀態(tài)而無(wú)法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電壓轉(zhuǎn)換電路100的輸出電壓/電流等。

參見圖7，處理器105傳輸數(shù)據(jù)的通信方法的實(shí)現(xiàn)方案為：在處理器105利用載波信號(hào)發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)0(或1)的時(shí)間段T，處理器105控制帶有開關(guān)S_E的電路100-1的開關(guān)S_E在時(shí)間段T的任意一個(gè)周期內(nèi)一直接通，使電路100-1在該周期內(nèi)進(jìn)入在正常電壓轉(zhuǎn)換工作模式而不輸出任何形式的激勵(lì)脈沖，所以輸出的碼元為0(或1)，此階段處理器105可以控制具有或不具有切換開關(guān)S_E的電路100-2、100-3工作在正常的電壓轉(zhuǎn)換狀態(tài)，此時(shí)除了電路100-1以外的其他各個(gè)電路100-2、100-3如果有切換開關(guān)則切換開關(guān)應(yīng)該優(yōu)選為被接通。相反在處理器105利用載波信號(hào)發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)1(或0)的時(shí)間段T，處理器105控制帶有切換開關(guān)的電路100-1的切換開關(guān)S_E在該時(shí)間段T的任意一個(gè)周期內(nèi)至少關(guān)斷一次，使電路100-1在該周期內(nèi)至少進(jìn)入一次非正常電壓轉(zhuǎn)換的工作模式而輸出不低于一簇該激勵(lì)脈沖，所以輸出的碼元為1(或0)，此階段處理器105可以控制使得具有或不具有切換開關(guān)S_E的電路100-2和100-3工作在正常的電壓轉(zhuǎn)換狀態(tài)，此時(shí)除了電路100-1以外的其他各個(gè)電路100-2和100-3如果有切換開關(guān)則切換開關(guān)應(yīng)該優(yōu)選為被接通。在一個(gè)優(yōu)選的可選實(shí)施例中，時(shí)間段T內(nèi)第一個(gè)周期輸送的首個(gè)起始字節(jié)/起始位時(shí)最好是用出現(xiàn)至少一次激勵(lì)脈沖來(lái)表示，這是因?yàn)榧?lì)脈沖能明顯的區(qū)別于電路100-1輸出的平穩(wěn)電壓，起始字節(jié)用出現(xiàn)非正常的電壓轉(zhuǎn)換工作模式而非一直維持在正常的電壓工作模式能夠輕易地的辨別傳輸數(shù)據(jù)的通信程序已經(jīng)開啟。

參見圖7，很明顯在發(fā)送第二載波信號(hào)的階段電壓轉(zhuǎn)換電路100體現(xiàn)出的不是一個(gè)正常的電壓轉(zhuǎn)換器voltage converter，無(wú)法輸出較為正常的平穩(wěn)電壓值，此時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓轉(zhuǎn)換電路100的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)原本是用于執(zhí)行MPPT演算的，但由于控制開關(guān)S_E被關(guān)斷導(dǎo)致脈沖寬度調(diào)制信號(hào)PWM成為激勵(lì)脈沖產(chǎn)生的源頭。除了電壓轉(zhuǎn)換電路100自身直接兼作載波發(fā)送電路，還可以在沒(méi)有示意出的實(shí)施例中，設(shè)置與串聯(lián)的輸出電容C_O1～C_O3相并聯(lián)的載波發(fā)送模塊，如果電壓轉(zhuǎn)換電路100中只有第一級(jí)子電壓轉(zhuǎn)換電路100-1而不存在C_O2～C_O3則這樣的載波發(fā)送模塊可以直接與輸出電容C_O1并聯(lián)，這些并聯(lián)的載波發(fā)送模塊同樣受控于控制單元320，控制單元320廣播的第二載波信號(hào)由與C_O1并聯(lián)的載波發(fā)送模塊發(fā)送或者由與C_O1～C_O3并聯(lián)的載波發(fā)送模塊發(fā)送。

參見圖8，在圖1-7實(shí)施例的基礎(chǔ)上將雙向變流單元PCS中的DC/DC模塊也即雙向直流電變換模塊330省略掉，此時(shí)控制單元320控制逆變電路模塊340進(jìn)行直流電到交流電的逆變轉(zhuǎn)換，還控制逆變電路模塊340進(jìn)行交流電到直流電的反向電壓轉(zhuǎn)換并輸出反向直流電V_B1，其中控制單元340控制將反向直流電V_B1用于給蓄電池單元200執(zhí)行充電，以及控制光伏電池組串PV對(duì)蓄電池單元200執(zhí)行充電。在這個(gè)可以省略雙向直流電變換模塊330的實(shí)施例中滿足以下幾個(gè)特征：首先、該控制單元320可以直接控制將光伏組件陣列PV-ARR提供的或者是將蓄電池單元200提供的前級(jí)電壓V_F1實(shí)施直流電到交流電的逆變轉(zhuǎn)換，前級(jí)電壓V_F1無(wú)須由DC/DC模塊處理。其次、控制單元320還控制逆變電路模塊340進(jìn)行交流電到直流電的反向電壓轉(zhuǎn)換，并在第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4之間輸出反向直流電V_B1，在第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3和第二中間節(jié)點(diǎn)N_P4之間可以保留上文提及的電容C2，而反向直流電V_B1則直接耦合到第一輸入端N_P1和第一中間節(jié)點(diǎn)N_P3之間，并將反向直流電V_B1直接提供給蓄電池單元200以執(zhí)行充電。再者、控制單元320還控制光伏電池組串PV-1至PV-N對(duì)蓄電池單元200的充電。實(shí)際上顯而易見的是，圖8的實(shí)施例和圖1-7的實(shí)施例的區(qū)別點(diǎn)僅僅是取消了DC/DC模塊也即雙向直流電變換模塊330，而圖1-7的其他技術(shù)特征均適用于圖8。

以上通過(guò)說(shuō)明和附圖，給出了具體實(shí)施方式的特定結(jié)構(gòu)的典型實(shí)施例，上述實(shí)用新型提出了現(xiàn)有的較佳實(shí)施例，但這些內(nèi)容并不作為局限。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說(shuō)明后，各種變化和修正無(wú)疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本實(shí)用新型的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本實(shí)用新型的意圖和范圍內(nèi)。