一种分布式的一体化发电电路及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种分布式的一体化发电电路及其控制方法，所述一体化发电拓扑控制电路包括：光伏阵列输入端、场效应管S1、场效应管S2、场效应管S3、蓄电池、场效应管S4以及变压器T1，所述光伏阵列输入端的P1端口分别与负载和场效应管S1相连接，所述场效应管S1和场效应管S3分别与变压器T1相连接；所述光伏阵列输入端的P2端口分别与场效应管S2和场效应管S4相连接，所述场效应管S2和场效应管S4分别与所述变压器T1相连接；所述场效应管S3的源极连接至蓄电池的正极，所述蓄电池的负极接地。本发明专利技术不仅具有良好的动态响应速度，还有利于级联时的均流控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发电拓扑控制电路，尤其涉及一种分布式的一体化发电电路，并涉及采用了该分布式的一体化发电电路的一体化发电电路控制方法。
技术介绍
随着经济的不断发展，能源的需求与环境保护的矛盾越来越突出，而以太阳能、风能、地热能为代表的新能源发电技术及其相关的能量控制策略成为社会研究的热点。多端口变换器((Multi-portconverter，MPC)是典型的包含储能环节的新能源独立发电系统。多端口变换器从拓扑节结构上可分为非隔离型和隔离型两大类，其相对应的控制策略也不尽相同，且控制较为复杂，实现多级并联较为困难。目前工程中采用的是易于工程化生产而设计的单向和多向DC/DC有效组合，以实现系统能量管理与控制的多端口能源解决方案；但是由于功率变换器数量多，体积与重量较大，且存在多级功率变换，系统效率较低，控制复杂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是需要提供一种能够获取较高可靠性，采取了较宽的电压范围，并保证储能装置不至于过流和过压的分布式的一体化发电电路，同时提供该一体化发电电路的控制方法，进而减小其体积与重量，提高系统效率，降低控制的复杂程度。对此，本专利技术提供一种分布式的一体化发电电路，包括：光伏阵列输入端、场效应管S1、场效应管S2、场效应管S3、蓄电池、场效应管S4以及变压器T1，所述光伏阵列输入端的P1端口分别与负载和场效应管S1的源极相连接，所述场效应管S1的漏极与所述变压器T1的第二线圈L2的一端相连接，所述变压器T1的第二线圈L2的另一端与场效应管S3的漏极相连接；所述光伏阵列输入端的P2端口分别与场效应管S2的漏极和场效应管S4的源极相连接，所述场效应管S2的源极与所述变压器T1的第一线圈L1的一端相连接，所述变压器T1的第一线圈L1的另一端接地；所述场效应管S4的漏极与所述变压器T1的第三线圈L3的一端相连接，所述变压器T1的第三线圈L3的另一端与所述场效应管S3的漏极相连接；所述场效应管S3的源极连接至蓄电池的正极，所述蓄电池的负极接地。本专利技术的进一步改进在于，还包括二极管D5，所述光伏阵列输入端的P1端口与二极管D5的阳极相连接，所述二极管D5的阴极分别与负载和场效应管S1的源极相连接。本专利技术的进一步改进在于，还包括二极管D7，所述二极管D5的阴极分别与场效应管S2的漏极和二极管D7的阳极相连接，所述二极管D7的阴极与负载相连接。本专利技术的进一步改进在于，还包括电容C1，所述极管D7的阴极通过电容C1接地。本专利技术的进一步改进在于，还包括二极管D6，所述光伏阵列输入端的P2端口与二极管D6的阳极相连接，所述二极管D6的阴极分别与场效应管S2的漏极和场效应管S4的源极相连接。本专利技术的进一步改进在于，所述场效应管S1、场效应管S2、场效应管S3和场效应管S4均带有寄生二极管。本专利技术还提供一种分布式的一体化发电电路控制方法，采用了如上所述的分布式的一体化发电电路，并包括以下步骤：步骤S1，根据负载的输出电压，将误差控制信号Vc划分为三个工作区间，分别为第一工作区间r1、第二工作区间r2和第三工作区间r3；步骤S2，在两个相邻的工作区间之间划分确定死区；步骤S3，根据误差控制信号Vc和蓄电池的充电电流Ic，计算出第一工作区间r1和第三工作区间r3的跨导；步骤S4，计算各个工作区间的负载电流ILoad。本专利技术的进一步改进在于，所述第一工作区间r1的误差控制信号VC_r1为12.5V-20V，所述第二工作区间r2的误差控制信号VC_r2为10.5V-12V，所述第三工作区间r3的误差控制信号VC_r3为2V-10V。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S3中，所述第一工作区间r1的蓄电池的充电电流Ic与第一工作区间r1的跨导G1之间的关系为Ic＝G1×(VC_r1-12.5)；所述第三工作区间r3的蓄电池的充电电流Ic与第一工作区间r3的跨导G3之间的关系为ID＝-G3×(VC_r3-10)。本专利技术的进一步改进在于，所述步骤S4中，在所述第一工作区间r1中，当IC≤IC_UL时，负载电流ILOAD＝IPV-IC；当IC＞IC_UL时，负载电流ILOAD＝IPV-IS-IC_UL；在所述第二工作区间r2中，负载电流ILoad＝IPV-IS；在所述第三工作区间r3中，负载电流ILoad＝IPV+ID；其中，所述IC_UL为蓄电池的充电电流上限，所述IPV为光伏阵列所产生的电流，所述IS为蓄电池的分流电流，所述ID为蓄电池的放电电流。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：通过优化的一体化发电拓扑控制电路，使得本专利技术不仅具有良好的动态响应速度，而且有利于多个模块级联时的均流控制；在此基础上，根据负载输出电压确定误差控制信号Vc的三个工作区间，并在两个相邻工作区间确定死区，进而获取了负载电压较高的可靠性，采取了较宽的电压范围，使得控制过程稳定可靠；同时，还能够保证储能装置不至于过流和过压。附图说明图1是本专利技术一种实施例的电路拓扑图；图2是本专利技术一种实施例的能量流向示意图；图3是本专利技术一种实施例的三端口变换器的第一工作模式示意图；图4是本专利技术一种实施例的三端口变换器的第二工作模式示意图；图5是本专利技术一种实施例的三端口变换器的第三工作模式示意图；图6是本专利技术一种实施例的三端口变换器的第四工作模式示意图；图7是本专利技术另一种实施例的工作流程示意图；图8是本专利技术另一种实施例中光伏阵列等效为压控电流源的示意图；图9是本专利技术另一种实施例的误差电压信号VC的输出示意图；图10是本专利技术另一种实施例的误差控制信号VC的工作区间划分示意图；图11是本专利技术另一种实施例的双环控制框图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明：实施例1：如图1所示，本例提供一种分布式的一体化发电电路，包括：光伏阵列输入端、场效应管S1、场效应管S2、场效应管S3、蓄电池、场效应管S4以及变压器T1，所述光伏阵列输入端的P1端口分别与负载和场效应管S1的源极相连接，所述场效应管S1的漏极与所述变压器T1的第二线圈L2的一端相连接，所述变压器T1的第二线圈L2的另一端与场效应管S3的漏极相连接；所述光伏阵列输入端的P2端口分别与场效应管S2的漏极和场效应管S4的源极相连接，所述场效应管S2的源极与所述变压器T1的第一线圈L1的一端相连接，所述变压器T1的第一线圈L1的另一端接地；所述场效应管S4的漏极与所述变压器T1的第三线圈L3的一端相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式的一体化发电电路，其特征在于，包括：光伏阵列输入端、场效应管S1、场效应管S2、场效应管S3、蓄电池、场效应管S4以及变压器T1，所述光伏阵列输入端的P1端口分别与负载和场效应管S1的源极相连接，所述场效应管S1的漏极与所述变压器T1的第二线圈L2的一端相连接，所述变压器T1的第二线圈L2的另一端与场效应管S3的漏极相连接；所述光伏阵列输入端的P2端口分别与场效应管S2的漏极和场效应管S4的源极相连接，所述场效应管S2的源极与所述变压器T1的第一线圈L1的一端相连接，所述变压器T1的第一线圈L1的另一端接地；所述场效应管S4的漏极与所述变压器T1的第三线圈L3的一端相连接，所述变压器T1的第三线圈L3的另一端与所述场效应管S3的漏极相连接；所述场效应管S3的源极连接至蓄电池的正极，所述蓄电池的负极接地。

【技术特征摘要】
1.一种分布式的一体化发电电路，其特征在于，包括：光伏阵列输入端、场效应
管S1、场效应管S2、场效应管S3、蓄电池、场效应管S4以及变压器T1，所述光伏阵
列输入端的P1端口分别与负载和场效应管S1的源极相连接，所述场效应管S1的漏极
与所述变压器T1的第二线圈L2的一端相连接，所述变压器T1的第二线圈L2的另一
端与场效应管S3的漏极相连接；所述光伏阵列输入端的P2端口分别与场效应管S2的
漏极和场效应管S4的源极相连接，所述场效应管S2的源极与所述变压器T1的第一线
圈L1的一端相连接，所述变压器T1的第一线圈L1的另一端接地；所述场效应管S4
的漏极与所述变压器T1的第三线圈L3的一端相连接，所述变压器T1的第三线圈L3
的另一端与所述场效应管S3的漏极相连接；所述场效应管S3的源极连接至蓄电池的
正极，所述蓄电池的负极接地。
2.根据权利要求1所述的分布式的一体化发电电路，其特征在于，还包括二极管
D5，所述光伏阵列输入端的P1端口与二极管D5的阳极相连接，所述二极管D5的阴极
分别与负载和场效应管S1的源极相连接。
3.根据权利要求2所述的分布式的一体化发电电路，其特征在于，还包括二极管
D7，所述二极管D5的阴极分别与场效应管S2的漏极和二极管D7的阳极相连接，所述
二极管D7的阴极与负载相连接。
4.根据权利要求3所述的分布式的一体化发电电路，其特征在于，还包括电容C1，
所述极管D7的阴极通过电容C1接地。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的分布式的一体化发电电路，其特征在于，
还包括二极管D6，所述光伏阵列输入端的P2端口与二极管D6的阳极相连接，所述二
极管D6的阴极分别与场效应管S2的漏极和场效应管S4的源极相连接。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的分布式的一体化发电电路，其特征在于，
所述场效应管S1、场效应管S2、场效应管S3和场效应管S...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗狄，张学政，张东来，和军平，常江，
申请(专利权)人：深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44