一种光伏‑储能变流系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种光伏‑储能变流系统及其控制方法，其中，该光伏‑储能变流系统包括双向DC/DC变换器、并网逆变器、用于控制所述双向DC/DC变换器的DC/DC控制模块和用于控制所述并网逆变器的逆变器控制模块，DC/DC控制模块包括电压控制模块、与电压控制模块电性连接的电流控制模块和比较模块，所述电流控制模块输出端与所述比较模块电性相连。本发明专利技术提供一种光伏‑储能变流系统及其控制方法，以解决现有光伏‑储能变流系统在储能电池充、放电转换时，需要停电及直流母线电压不稳定的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏-储能变流系统及其控制方法
本专利技术涉及光伏储能
，更具体地，涉及一种光伏-储能变流系统及其控制方法。
技术介绍
太阳能作为最清洁的能源，受到了广泛地关注，太阳能发电系统有自身的特点，即受自然环境的影响。与传统化石能源相比，光伏发电系统不能够稳定持续地提供能源。中、小容量光伏发电系统的功率分散、等效阻抗较大和输出功率波动剧烈，对所在地电网而言，光伏发电系统是一种冲击电源，装机容量越大，所在电网所需热备用容量越大。在完全孤立运行情况下，各光伏电源缺乏电网的“支撑”作用，更需要强有力的协调控制。在光伏发电功率大于负载需求时，应存储电能；在光伏电能不能够满足负载需要时，应及时补给电能，以最高效率收集、利用可再生能源。因此，储能对基于可再生能源的分布式独立发电系统是必需的，也是提高供电可靠性的基础，也能最大限度利用光伏能源，降低对电网冲击和依赖。中国西部地域辽阔，居民居住分散，并且国家大电网仍然未完全覆盖该区域，研究表明光伏—储能供电系统是解决边远乡村、离岛及边远地区公共基础设施供电的经济、可靠方案，因此，研究和开发光伏—储能供电系统是必要的，也是有意义的。然而，现有光伏-储能供电系统，储能电池从充电运行状态转换到放电运行状态(或者储能电池从放电运行状态转换到充电运行状态)时，光伏-储能供电系统通常先停电，人为地调整系统的运行状态，再恢复运行，从而给实际使用带来了不便；此外，现有双向DC/DC变换器无法调节直流母线的电压，导致直流母线电压不稳。
技术实现思路
本专利技术提供一种光伏-储能变流系统及其控制方法，以解决现有光伏-储能变流系统在储能电池充、放电转换时需要停电及直流母线上的电压不稳定等技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种光伏-储能变流系统，包括双向DC/DC变换器和并网逆变器，其特征在于，所述系统包括：用于控制所述双向DC/DC变换器的DC/DC控制模块和用于控制所述并网逆变器的逆变器控制模块。所述DC/DC控制模块包括用于获取总指令电流的电压控制模块、与所述电压控制模块电性连接的并用于获取三路占空比的电流控制模块和用于获取所述双向DC/DC变换器的开关控制信号的比较模块，所述电流控制模块的输出端与所述比较模块电性相连。在上述方案基础上优选，所述系统还包括储能电池组、光伏组件，所述光伏组件通过所述双向DC/DC变换器与所述储能电池组相连；所述并网逆变器一端与所述光伏组件相连，其另一端与电网相连。在上述方案基础上优选，所述电压控制模块，用于比较储能电池组的端电压与指令电压，获取电压偏差，并基于电压环控制算法获取总指令电流。本专利技术还提供了一种光伏-储能变流系统的控制方法，基于储能电池组的端电压，获取双向DC/DC变换器的控制信号；基于q轴、d轴的指令电压、直流母线电压和电流，获取并网逆变器的控制信号。在上述方案基础上优选，所述双向DC/DC变换器的控制信号获取方法包括：S1、通过比较储能电池组的端电压与指令电压，获取其电压偏差，基于电压环控制算法，获取总指令电流；S2、基于总指令电流分别获取三路分指令电流，通过电流控制算法，分别获取三路占空比；S3、基于三路占空比，分别与载波比较，获取DC/DC变换器的开关控制信号。在上述方案基础上优选，所述步骤S1进一步包括：基于直流母线电压与给定直流母线电压的最小值，比较直流母线电压与给定直流母线电压的最小值，获取电压偏差值，通过第三PI控制器得到总指令电流的上限值；基于直流母线电压与给定直流母线电压的最大值，比较所述直流母线电压与给定直流母线电压的最大值，获取电压偏差值，通过第三PI控制器得到限制总指令电流的下限值。在上述方案基础上优选，所述获取总指令电流上限值的控制数学模型为：其中，kp3表示第三PI控制器的比例系数；ki3表示第三PI控制器的积分系数；表示充电电流的上限值，且限制在[1.5C0.05C]，udci表示直流母线电压，udci_min表示直流母线的最小电压，C表示储能电池的容量。在上述方案基础上优选，获取所述总指令电流的最小电流值的控制数学模型为：其中，kp3表示第三PI控制器的比例系数；ki3表示第三PI控制器的积分系数；表示充电电流的下限值，且限制在[-3C-0.05C]，udci表示直流母线两端的电压，udci_max表示直流母线的最大电压，且C表示储能电池的容量。在上述方案基础上优选，步骤S1中电压环控制算法包括基于储能电池组的端电压与指令电压的电压偏差通过第四PI控制器得到总指令电流，所述电压环控制算法的控制数学模型为：idc_ref＝kp_4(udco_ref-udco)+ki_4∫(udco_ref-udco)dt；其中，udco_ref表示指令电压；kp_4表示第四PI控制器的比例系数；ki_4表示第四PI控制器的积分系数；udco表示储能电池的端电压。在上述方案基础上优选，步骤S2中电流控制算法包括：基于三路分指令电流分别与储能电池组的充电电流比较，获得电流偏差，通过第五PI控制器得到三路占空比，所述电流控制算法的控制数学模型为：其中，d1、d2、d3表示3个占空比；kp5表示第五PI控制器的比例系数；ki5表示第五PI控制器的积分系数；电流i1、i2、i3表示储能电池组的充电电流。本专利技术提供了一种光伏-储能变流系统，通过DC/DC控制模块以控制储能电池组的充放电，防止储能电池组出现过充或者过度放电，配合直流母线电压下限控制模块和直流母线电压上限控制模块，可以稳定直流母线电压在合理的范围内。附图说明图1为本专利技术的光伏-储能变流系统的整体电路结构图；图2为本专利技术的DC/DC控制模块和逆变器控制模块的硬件控制框图；图3为本专利技术的DC/DC控制模块的原理框图；图4为本专利技术的逆变器控制模块的原理图；图5为本专利技术的DC/DC控制模块的工作流程图；图6为本专利技术的逆变器控制模块的工作流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。请参阅图1所示，本专利技术提供了一种光伏-储能变流系统，包括储能电池组、光伏组件、双向DC/DC变换器和并网逆变器，光伏组件通过双向DC/DC变换器与储能电池组相连，并网逆变器的直流输入端并联在光伏组件的两端，再通过一隔离变压器与电网相连。其中，本专利技术的双向DC/DC变换器包括六个IGBT晶体管S′1、S′2、S′3、S′4、S′5、S′6，光伏组件的两端分别与一联动开关K1的左端相连，并在联动开关K1的右端并联一个电容Cbus，再将联动开关K2的右端与IGBT晶体管S′1的集电极和IGBT晶体管S′2的发射极相连，且IGBT晶体管S′1的发射极和IGBT晶体管S′2的集电极相连，IGBT晶体管S′3的发射极和IGBT晶体管S′4的集电极相连，IGBT晶体管S′5的发射极和IGBT晶体管S′6的集电极相连，并将IGBT晶体管S′1的集电极、IGBT晶体管S′3的集电极和IGBT晶体管S′5的集电极接在一起，IGBT晶体管S′2的发射极、IGBT晶体管S′4的发射极和IGBT晶体管S′6的发射极接在一起。并且在本专利技术的双向DC/DC变换器与储能电池组之间还连接有LC滤波电路，其中，LC滤波电路包括三个电感L1、L2和L3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏‑储能变流系统，包括双向DC/DC变换器和并网逆变器，其特征在于，所述系统包括：用于控制所述双向DC/DC变换器的DC/DC控制模块和用于控制所述并网逆变器的逆变器控制模块，所述DC/DC控制模块包括用于获取总指令电流的电压控制模块、与所述电压控制模块电性连接的并用于获取三路占空比的电流控制模块和用于获取所述双向DC/DC变换器的开关控制信号的比较模块，所述电流控制模块输出端与所述比较模块电性相连。

【技术特征摘要】
1.一种光伏-储能变流系统，包括双向DC/DC变换器和并网逆变器，其特征在于，所述系统包括：用于控制所述双向DC/DC变换器的DC/DC控制模块和用于控制所述并网逆变器的逆变器控制模块，所述DC/DC控制模块包括用于获取总指令电流的电压控制模块、与所述电压控制模块电性连接的并用于获取三路占空比的电流控制模块和用于获取所述双向DC/DC变换器的开关控制信号的比较模块，所述电流控制模块输出端与所述比较模块电性相连。2.如权利要求1所述的一种光伏-储能变流系统，其特征在于，所述系统还包括储能电池组、光伏组件，所述光伏组件通过所述双向DC/DC变换器与所述储能电池组相连；所述并网逆变器一端与所述光伏组件相连，其另一端与电网相连。3.如权利要求2所述的一种光伏-储能变流系统，其特征在于，所述电压控制模块，用于比较储能电池组的端电压与指令电压，以获取电压偏差，并基于电压环控制算法获取总指令电流。4.一种光伏-储能变流系统的控制方法，其特征在于：基于储能电池组的端电压，获取双向DC/DC变换器的控制信号；基于q轴、d轴的指令电压、直流母线电压和电流，获取并网逆变器的控制信号。5.如权利要求4所述的一种光伏-储能变流系统的控制方法，其特征在于，所述双向DC/DC变换器的控制信号获取方法包括：S1、通过比较储能电池组的端电压与指令电压，获取其电压偏差，并基于电压环控制算法，获取总指令电流；S2、基于总指令电流分别获取三路分指令电流，通过电流控制算法，分别获取三路占空比；S3、基于三路占空比，分别与载波比较，获取DC/DC变换器的开关控制信号。6.如权利要求5所述的一种光伏-储能变流系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：基于直流母线电压与给定直流母线电压的最小值，比较直流母线电压与给定直流母线电压的最小值，获取电压偏差值，通过第三PI控制器得到总指令电流的上限值；基于直流母线电压与给定直流母线电压的最大值，比较所述直流母线电压与给定直流母线电压的最大值，获取电压偏差值，通过第三PI控制器得到限制总指令电流的下限值。7.如权利要求6所述的一种光伏-储能变流系统的控制方法，其特征在于，所述获取总指令电流上限值的控制数学模型为：

【专利技术属性】
技术研发人员：闵晶妍，陈红兵，
申请(专利权)人：湖北文理学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42