并網(wǎng)連接設(shè)備及其控制方法和并網(wǎng)供電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力傳輸領(lǐng)域，具體而言，涉及一種并網(wǎng)連接設(shè)備及其控制方法和并網(wǎng)供電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能作為一種清潔環(huán)保的能源，受到人們的廣泛關(guān)注，近20多年來，太陽能被廣泛應(yīng)用于各個場合。太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的一種重要形式，是采用光伏模塊將光能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電形式，而且隨著技術(shù)的不斷進步，光伏發(fā)電可能是最具有發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)之一。
[0003]在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏模塊的利用率除了與光伏電池的內(nèi)部特性有關(guān)外，還受使用環(huán)境如輻照度、負載和穩(wěn)定等因素的影響。在不同的外界條件下，光伏模塊可以運行在不同且唯一的最大功率點上。因此，最大功率點跟蹤技術(shù)MPPT (Maxiumum Power PointTracking)是將光能最大限度轉(zhuǎn)化為電能的重要技術(shù)。
[0004]目前的光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是通過在光伏模塊的輸出及電網(wǎng)的電流電壓之間進行環(huán)路設(shè)計完成MPPT控制，以實現(xiàn)光能電能與電網(wǎng)的同步性能指標等。據(jù)此可知，目前的光伏發(fā)電系統(tǒng)主要作用是發(fā)電，其目的主要是最大限度的將光能轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同步的電能，其負載可近似認為是電網(wǎng)系統(tǒng)；后端負載用電則是通過太陽能轉(zhuǎn)換電能匯入電網(wǎng)后，由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度。因此，MPPT控制的關(guān)鍵只需保證光伏電能與電網(wǎng)的同步。
[0005]在發(fā)用電一體的光伏系統(tǒng)中，負載不能單純近似為電網(wǎng)，需要將后端負載計入考量直接進行控制，而且其工作模式也不再是純發(fā)電模式，其中，光伏系統(tǒng)需要在各種模式下進行實時切換，然而維持MPPT現(xiàn)有參數(shù)控制的結(jié)果并不能保證中間直流母線電壓的穩(wěn)定及功率因數(shù)正弦波電流的控制目標，也就是說，現(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT設(shè)計并不適用于發(fā)用電一體的并網(wǎng)供電系統(tǒng)。針對這一問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實施例提供了一種并網(wǎng)連接設(shè)備及其控制方法和并網(wǎng)供電系統(tǒng)，以至少解決現(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT設(shè)計并不適用于發(fā)用電一體的并網(wǎng)供電系統(tǒng)的技術(shù)問題。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種并網(wǎng)連接設(shè)備，包括:雙向換流器，連接在并網(wǎng)連接端與電網(wǎng)連接端之間，其中，上述并網(wǎng)連接端用于連接直流發(fā)電設(shè)備，對應(yīng)上述雙向換流器的直流端，上述電網(wǎng)連接端用于連接交流電網(wǎng)，對應(yīng)上述雙向換流器的交流端；逆變器，連接在上述并網(wǎng)連接端與負載連接端之間，其中，上述負載連接端用于連接交流負載，對應(yīng)上述逆變器的交流端；MPPT控制器，上述MPPT控制器的輸入端部用于分別連接設(shè)置在上述并網(wǎng)連接端的第一檢測設(shè)備、設(shè)置在上述電網(wǎng)連接端的第二檢測設(shè)備、以及設(shè)置在上述負載連接端的第三檢測設(shè)備，上述MPPT控制器的輸出端部連接上述雙向換流器與上述逆變器，用于根據(jù)上述第一檢測設(shè)備、和/或上述第二檢測設(shè)備、和/或上述第三檢測設(shè)備在對應(yīng)的檢測點所檢測到的電學(xué)參數(shù)控制上述雙向換流器和/或上述逆變器，其中，上述電學(xué)參數(shù)包括以下至少之一:電壓、電流、功率。
[0008]優(yōu)選地，上述并網(wǎng)連接設(shè)備還包括:切換裝置，連接在上述電網(wǎng)連接端、上述負載連接端與上述并網(wǎng)連接端之間；其中，在上述切換裝置處于第一狀態(tài)時，上述并網(wǎng)連接端斷開與上述電網(wǎng)連接端和上述負載連接端的連接，上述MPPT控制器切換為空載模式；和/或，在上述切換裝置處于第二狀態(tài)時，上述負載連接端斷開與上述并網(wǎng)連接端以及上述電網(wǎng)連接端的連接，上述MPPT控制器切換至發(fā)電模式，用于根據(jù)上述第一檢測設(shè)備和上述第二檢測設(shè)備檢測到的上述電學(xué)參數(shù)控制上述雙向換流器；和/或，在上述切換裝置處于第三狀態(tài)時，上述電網(wǎng)連接端斷開與上述并網(wǎng)連接端以及上述負載連接端的連接，上述MPPT控制器切換至負載模式，用于根據(jù)上述第一檢測設(shè)備和上述第三檢測設(shè)備檢測到的上述電學(xué)參數(shù)控制上述逆變器；和/或，在上述切換裝置處于第四狀態(tài)時，上述并網(wǎng)連接端通過上述雙向換流器連接上述電網(wǎng)連接端、并通過上述逆變器連接上述負載連接端，上述MPPT控制器切換至負載發(fā)電模式或者負載用電模式，其中，在上述負載發(fā)電模式下，上述MPPT控制器用于根據(jù)上述第一檢測設(shè)備、上述第二檢測設(shè)備和上述第三檢測設(shè)備所輸出的上述電學(xué)參數(shù)控制上述雙向換流器和/或上述逆變器，和/或，在上述負載用電模式下，上述MPPT控制器用于根據(jù)上述第一檢測設(shè)備和上述第三檢測設(shè)備檢測到的上述電學(xué)參數(shù)控制上述雙向換流器和/或上述逆變器。
[0009]優(yōu)選地，上述切換裝置包括以下至少之一:第一開關(guān)器件，連接在上述并網(wǎng)連接端與直流母線之間，上述直流母線為上述雙向換流器與上述逆變器之間的傳輸線；第二開關(guān)器件，連接在上述并網(wǎng)連接端與上述電網(wǎng)連接端之間，且上述第二開關(guān)器件設(shè)置在上述直流母線上；第三開關(guān)器件，連接在上述并網(wǎng)連接端與上述負載連接端之間，且上述第三開關(guān)器件設(shè)置在上述直流母線上。
[0010]優(yōu)選地，上述并網(wǎng)連接設(shè)備還包括以下至少之一:第四開關(guān)器件，一端連接上述輸入端部，另一端用于連接上述第一檢測設(shè)備；第五開關(guān)器件，一端連接上述輸入端部，另一端用于連接上述第二檢測設(shè)備；第六開關(guān)器件，一端連接上述輸入端部，另一端用于連接上述第三檢測設(shè)備。
[0011]優(yōu)選地，上述并網(wǎng)連接設(shè)備還包括:模式控制器，連接上述切換裝置和上述MPPT控制器，上述模式控制器用于控制上述切換裝置在以下至少之一的狀態(tài)之間切換:上述第一狀態(tài)、上述第二狀態(tài)、上述第三狀態(tài)、上述第四狀態(tài)，并控制上述MPPT控制器切換至與上述切換裝置的狀態(tài)對應(yīng)的模式。
[0012]優(yōu)選地，上述并網(wǎng)連接設(shè)備還包括以下至少之一:上述第一檢測設(shè)備、上述第二檢測設(shè)備、上述第三檢測設(shè)備。
[0013]優(yōu)選地，上述并網(wǎng)連接設(shè)備還包括:設(shè)置在直流母線上的第四檢測設(shè)備，連接上述輸入端部，其中，上述直流母線為上述雙向換流器與上述逆變器之間的傳輸線，上述MPPT控制器用于根據(jù)上述電學(xué)參數(shù)以及上述第四檢測設(shè)備在對應(yīng)的檢測點所檢測到的電壓和/或電流控制上述雙向換流器和/或上述逆變器。
[0014]優(yōu)選地，上述MPPT控制器通過以下之一的信號控制上述雙向換流器和/或上述逆變器:電壓信號、電流信號、脈寬調(diào)制信號。
[0015]優(yōu)選地，上述直流發(fā)電設(shè)備為光伏發(fā)電設(shè)備；和/或，連接在上述電網(wǎng)連接端與上述雙向換流器之間的傳輸線為三相電力傳輸線或者單相電力傳輸線；和/或，連接在上述負載連接端與上述逆變器之間的傳輸線為三相電力傳輸線或者單相電力傳輸線。
[0016]根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，還提供了一種并網(wǎng)連接設(shè)備的控制方法，包括:判斷上述的并網(wǎng)連接設(shè)備中的上述并網(wǎng)連接端、上述電網(wǎng)連接端以及上述負載連接端之間的連接狀態(tài)；將上述MPPT控制器切換至與上述連接狀態(tài)對應(yīng)的控制模式。
[0017]優(yōu)選地，上述將上述MPPT控制器切換至與上述連接狀態(tài)對應(yīng)的控制模式包括以下至少之一:在上述并網(wǎng)連接端斷開與上述電網(wǎng)連接端和上述負載連接端的連接時，將上述MPPT控制器切換為空載模式；在上述負載連接端斷開與上述并網(wǎng)連接端以及上述電網(wǎng)連接端的連接時，將上述MPPT控制器切換至發(fā)電模式，其中，在上述發(fā)電模式下，上述MPPT控制器用于根據(jù)上述第一檢測設(shè)備和上述第二檢測設(shè)備檢測到的上述電學(xué)參數(shù)控制上述雙向換流器；在上述電網(wǎng)連接端斷開與上述并網(wǎng)連接端以及上述負載連接端的連接時，將上述MPPT控制器切換至負載模式，其中，在上述發(fā)電模式下，用于根據(jù)上述第一檢測設(shè)備和上述第三檢測設(shè)備檢測到的上述電學(xué)參數(shù)控制上述逆變器；在上述并網(wǎng)連接端通過上述雙向換流器連接上述電網(wǎng)連接端、并通過上述逆變器連接上述負載連接端時，將上述MPPT控制器切換至負載發(fā)電模式或者負載用電模式，其中，在上述負載發(fā)電模式下，上述MPPT控制器用于根據(jù)上述第一檢測設(shè)備、上述第二檢測設(shè)備和上述第三檢測設(shè)備所輸出的上述電學(xué)參數(shù)控制上述雙向換流器和/或上述逆變器，在上述負載用電模式下，上述MPPT控制器用于根據(jù)上述第一檢測設(shè)備和上述第三檢測設(shè)備檢測到的上述電學(xué)參數(shù)控制上述雙向換流器和/或上述逆變器。
[0018]根據(jù)本發(fā)明實施例的又一方面，還提供了一種并網(wǎng)供電系統(tǒng)，包括:上述的并網(wǎng)連接設(shè)備；直流發(fā)電設(shè)備，連接上述并網(wǎng)連接設(shè)備的并網(wǎng)連接端；一個或多個交流負載，連接上述并網(wǎng)連接設(shè)備的負載連接端。
[0019]首先，在本發(fā)明實施例中，提出了一種發(fā)用電一體的供電系統(tǒng)的新的架構(gòu)，應(yīng)用于該架構(gòu)的并網(wǎng)連接設(shè)備可以包括依次連接在電網(wǎng)連接端與負載連接端之間的雙向換流器及逆變器、以及由雙向換流器與逆變器之間引出的并網(wǎng)連接端，其中，電網(wǎng)連接端可以連接電網(wǎng)、負載連接端可以連接負載、并網(wǎng)連接端可以連接直流發(fā)電設(shè)備，從而該直流發(fā)電設(shè)備可以在一側(cè)向電網(wǎng)輸送電能，在另一側(cè)向交流負載輸送電能，這就形