混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)，屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電與電池儲能配合使用，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定可靠的電力輸出，既能夠解決偏遠地區(qū)的用電問題，又能夠有效的滿足發(fā)達地區(qū)的用電缺口，減少碳排放，改善空氣污染。所以，混合式的系統(tǒng)逐漸興起，受到廣泛關(guān)注。
[0003]在光伏、儲能混合輸入的系統(tǒng)中，混合式的逆變器是實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的電力輸出的關(guān)鍵因素。目前的混合式的逆變器通常采用的電路結(jié)構(gòu)如圖1所示，是在現(xiàn)有的兩級式的光伏逆變器的基礎(chǔ)上，增加一個帶MPPT (最大功率跟蹤)的光伏充電器。其中光伏電池板給電池充電由一級Buck電路完成，電池放電由兩級電路結(jié)構(gòu)完成(Boost升壓電路+INV逆變電路)，電池的充放電綜合效率高，但是，光儲混合輸入的系統(tǒng)中，大部分時間工作在光伏單獨給電網(wǎng)或者負載供電的模式，圖1的電路結(jié)構(gòu)，在光伏給電網(wǎng)供電時，通過三級的電路結(jié)構(gòu)完成此功能(Buck電路+Boost升壓電路+INV逆變電路)，發(fā)電效率非常低。同時，三級的工作模式也使得系統(tǒng)控制變得比較復雜，不容易穩(wěn)定工作。
[0004]圖2是另一種混合式的逆變器通常采用的電路結(jié)構(gòu)，是在現(xiàn)有的多MPPT兩級式的光伏逆變器的基礎(chǔ)上，將其中一個Boost升壓電路更改為雙向變換器。其中，光伏電池板單獨給電網(wǎng)或者負載供電時，僅有兩級電路結(jié)構(gòu)組成(Boost升壓電路+INV逆變電路)，發(fā)電效率高。但是，光伏電池板給電池充電有兩級電路組成(Boost升壓電路+Buck降壓電路)，電池放電也有兩級電路結(jié)構(gòu)(Boost升壓電路+INV逆變電路)，電池充放電綜合效率比較低。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于光伏、儲能混合輸入系統(tǒng)的，能夠同時實現(xiàn)光伏發(fā)電高效率以及電池充放電高的綜合轉(zhuǎn)換效率，同時控制方式比較簡單的混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是提供一種混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括升壓變換器，光伏電池板與升壓變換器的輸入相連，升壓變換器輸出與直流母線相連接；電池與雙向變換器的輸入端相連，雙向變換器的輸出通過電子開關(guān)與直流母線相連接；光伏電池板的正極與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極與電子開關(guān)連接；逆變器直流側(cè)與直流母線相連接，逆變器的交流側(cè)與電網(wǎng)以及負載連接。
[0007]優(yōu)選地，所述電子開關(guān)為二極管D2，二極管D2的陽極與所述雙向變換器及二極管D1的陽極連接，二極管D2的陰極與所述直流母線連接。
[0008]光伏電池板通過二極管D1以及雙向變換器對電池進行充電；電池通過雙向變換器、二極管D2以及逆變器，對電網(wǎng)以及負載進行放電；光伏電池板通過升壓變換器以及逆變器，對電網(wǎng)以及負載提供能量；逆變器統(tǒng)一協(xié)調(diào)電池充放電的功率以及光伏電池板的輸出功率。
[0009]優(yōu)選地，所述電子開關(guān)為雙向電子開關(guān)Q1。
[0010]優(yōu)選地，所述雙向電子開關(guān)Q1為帶反并聯(lián)二極管的M0SFET管，M0SFET管的源極與所述二極管D1的陰極及所述雙向變換器連接，M0SFET管的漏極與所述直流母線連接。
[0011]光伏電池板通過二極管D1以及雙向變換器對電池進行充電，在此過程中關(guān)斷M0SFET管，此時光伏電池板通過升壓變換器以及逆變器，對電網(wǎng)以及負載也可以提供能量；通過雙向變換器、M0SFET管以及逆變器對電池進行放電，在此過程中導通M0SFET管，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的電池放電效率。
[0012]優(yōu)選地，所述雙向電子開關(guān)Q1為帶反并聯(lián)二極管的IGBT管，IGBT管的發(fā)射極與所述二極管D1的陰極及所述雙向變換器連接；IGBT管的集電極與所述直流母線連接。
[0013]光伏電池板通過IGBT管以及雙向變換器對電池進行充電，在此過程中關(guān)斷IGBT管，此時光伏電池板通過升壓變換器以及逆變器，對電網(wǎng)以及負載也可以提供能量；通過雙向變換器、IGBT管以及逆變器對電池進行放電，在此過程中導通IGBT管。
[0014]優(yōu)選地，所述升壓變換器可以是其它具有直流轉(zhuǎn)直流功能的變換器。
[0015]本實用新型提供的電路拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了光伏電池板給電池充電僅有一級電路，電池充放電綜合效率得到了有效的提升。同時，光伏電池板單獨給電網(wǎng)或者負載供電時，僅由兩級電路結(jié)構(gòu)組成(Boost升壓電路+INV逆變電路)，發(fā)電效率高，實現(xiàn)了混合式逆變器各個工作模式效率的最優(yōu)。能夠有效提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，提高多種輸入的電力電子系統(tǒng)的功率密度，同時降低系統(tǒng)的成本。
【附圖說明】
[0016]圖1為混合式的逆變器通常采用的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為混合式的逆變器通常采用的另一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為實施例1提供的混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為實施例2提供的混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本實用新型更明顯易懂，茲以幾個優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0021]實施例1
[0022]圖3為實施例1提供的混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)示意圖，所述的混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)包括升壓變換器、雙向變換器、逆變器、二極管D1、二極管D2，光伏電池板與升壓變換器的輸入相連，升壓變換器輸出與直流母線(BUS+，BUS-)相連接；電池與雙向變換器的輸入端相連，雙向變換器的輸出通過二極管D2與直流母線(BUS+，BUS-)相連接；光伏電池板的正極與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極與二極管D2的陽極連接；逆變器直流側(cè)與直流母線(BUS+，BUS_)相連接，逆變器的交流側(cè)與電網(wǎng)、負載連接。
[0023]光伏電池板通過二極管D1以及雙向變換器對電池進行充電；電池通過雙向變換器、二極管D2以及逆變器，對電網(wǎng)以及負載進行放電，實現(xiàn)了三級電路完成電池的充放電，綜合效率高；光伏電池板通過升壓變換器以及逆變器，對電網(wǎng)以及負載提供能量，也實現(xiàn)了高的發(fā)電效率。逆變器統(tǒng)一協(xié)調(diào)電池充放電的功率以及光伏電池板的輸出功率。
[0024]其中，升壓變換器還可以是其它的直流轉(zhuǎn)直流的變換器。
[0025]實施例2
[0026]圖4為實施例2提供的混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)示意圖，它是在圖3的基礎(chǔ)上，將二極管D2更換為雙向電子開關(guān)Q1，這個變化使得在圖3的工作原理的基礎(chǔ)上，電網(wǎng)也可以通過逆變器、雙向電子開關(guān)Q1、雙向變換器對電池進行充電。工作模式更加靈活、多樣，能滿足更多的應(yīng)用需求。
[0027]雙向電子開關(guān)Q1選用帶反并聯(lián)二極管的M0SFET管。
[0028]混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)包括升壓變換器、雙向變換器、逆變器、二極管D1、帶反并聯(lián)二極管的M0SFET，光伏電池板與升壓變換器的輸入相連，升壓變換器輸出與直流母線(BUS+，BUS-)相連接；電池與雙向變換器的輸入端相連，雙向變換器的輸出通過M0SFET管與直流母線(BUS+，BUS_)相連接；光伏電池板的正極與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極與M0SFET管的源極連接；M0SFET管的漏極與直流母線(BUS+，BUS_)相連，逆變器直流側(cè)與直流母線(BUS+，BUS_)相連接，逆變器的交流側(cè)與電網(wǎng)、負載連接。
[0029]光伏電池板通過二極管D1以及雙向變換器對電池進行充電，在此過程中需要關(guān)斷M0SFET管，實現(xiàn)直流母線電壓與光伏電壓的有效隔離，同時可以保證光伏電池板通過升壓變換器以及逆變器，對電網(wǎng)以及負載也可以提供能量。通過雙向變換器、M0SFET管以及逆變器對電池進行放電，可以導通M0SFET管，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的電池放電效率。
[0030]其中，升壓變換器還可以是其它的直流轉(zhuǎn)直流的變換器。
[0031]實施例3
[0032]本實施例與實施例2的區(qū)別在于:將雙向電子開關(guān)Q1選用帶反并聯(lián)二極管的IGBT 管。
[0033]混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)包括升壓變換器、雙向變換器、逆變器、二極管D1、帶反并聯(lián)二極管的IGBT管，光伏電池板與升壓變換器的輸入相連，升壓變換器輸出與直流母線(BUS+，BUS-)相連接；電池與雙向變換器的輸入端相連，雙向變換器的輸出通過IGBT管與直流母線(BUS+，BUS_)相連接；光伏電池板的正極與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極與IGBT管的發(fā)射極連接；IGBT管的集電極與直流母線(BUS+，BUS_)相連，逆變器直流側(cè)與直流母線(BUS+，BUS_)相連接，逆變器的交流側(cè)與電網(wǎng)、負載連接。
[0034]光伏電池板通過IGBT管以及雙向變換器對電池進行充電，在此過程中需要關(guān)斷IGBT管，實現(xiàn)直流母線電壓與光伏電壓的有效隔離，同時可以保證光伏電池板通過升壓變換器以及逆變器，對電網(wǎng)以及負載也可以提供能量。通過雙向變換器、IGBT管以及逆變器對電池進行放電，可以導通IGBT管，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的電池放電效率。
[0035]其中，升壓變換器還可以是其它的直流轉(zhuǎn)直流的變換器。
【主權(quán)項】
1.一種混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括升壓變換器，光伏電池板與升壓變換器的輸入相連，升壓變換器輸出與直流母線相連接；電池與雙向變換器的輸入端相連，雙向變換器的輸出通過電子開關(guān)與直流母線相連接；光伏電池板的正極與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極與電子開關(guān)連接；逆變器直流側(cè)與直流母線相連接，逆變器的交流側(cè)與電網(wǎng)以及負載連接。2.如權(quán)利要求1所述的一種混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述電子開關(guān)為二極管D2，二極管D2的陽極與所述雙向變換器及二極管D1的陽極連接，二極管D2的陰極與所述直流母線連接。3.如權(quán)利要求1所述的一種混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述電子開關(guān)為雙向電子開關(guān)Q1。4.如權(quán)利要求3所述的一種混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述雙向電子開關(guān)Q1為帶反并聯(lián)二極管的MOSFET管，MOSFET管的源極與所述二極管D1的陰極及所述雙向變換器連接，MOSFET管的漏極與所述直流母線連接。5.如權(quán)利要求3所述的一種混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述雙向電子開關(guān)Q1為帶反并聯(lián)二極管的IGBT管，IGBT管的發(fā)射極與所述二極管D1的陰極及所述雙向變換器連接；IGBT管的集電極與所述直流母線連接。6.如權(quán)利要求1?5任一項所述的一種混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述升壓變換器可以是其它具有直流轉(zhuǎn)直流功能的變換器。
【專利摘要】本實用新型提供了一種混合式的電路拓撲結(jié)構(gòu)，包括升壓變換器，光伏電池板與升壓變換器的輸入相連，升壓變換器輸出與直流母線相連接；電池與雙向變換器的輸入端相連，雙向變換器的輸出通過電子開關(guān)與直流母線相連接；光伏電池板的正極與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極與電子開關(guān)連接；逆變器直流側(cè)與直流母線相連接，逆變器的交流側(cè)與電網(wǎng)以及負載連接。本實用新型實現(xiàn)了光伏電池板給電池充電僅有一級電路，同時光伏電池板單獨給電網(wǎng)或者負載供電時，僅由兩級電路結(jié)構(gòu)組成，發(fā)電效率高，能夠有效提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率，提高多種輸入的電力電子系統(tǒng)的功率密度，同時降低系統(tǒng)的成本。
【IPC分類】H02J7/35
【公開號】CN205070576
【申請?zhí)枴緾N201520820065
【發(fā)明人】朱軍衛(wèi), 張俊
【申請人】上海正泰電源系統(tǒng)有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年10月21日