一种户用新能源发电智能控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种户用新能源发电智能控制系统，包括光伏逆变模块和储能充放电模块；光伏逆变模块包括：交错并联升降压模块、双高频电气隔离直流变换器和并网逆变模块；交错并联升降压模块与双高频电气隔离直流变换器串联连接，双高频电气隔离直流变换器通过直流母线与并网逆变模块串联连接；储能充放电模块还通过直流母线与并网逆变模块的输入端电连接，所述并网逆变模块的输出端连接二次侧负载；本发明专利技术还公开了一种户用新能源发电智能控制系统的控制方法，包括：标准馈电模式、强制馈电模式和离网模式。本发明专利技术不仅可以将光伏电能并入大电网，又可将多余电能储存至储能电池作为备用，提高可再生能源的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种户用新能源发电智能控制系统，还涉及一种户用新能源发电智能控制系统的控制方法，属于新能源

技术介绍
能源是人类经济及文化活动的动力来源。随着人类对能源需求日益增加,化石能源的储量正日趋枯竭。此外,大量使用化石燃料已经给人类生存环境带来了严重的后果。当前人类文明的高度发展与地球生存环境的快速恶化己经形成一对十分突出的矛盾,它向全世界能源工作者提出了严峻的命题和挑战。因此,人类要解决上述能源问题,实现可持续发展,只能依靠科技进步,大规模地开发利用可再生洁净能源。在国务院新闻办公室于2012年10月24日发布的《中国的能源政策（2012）》白皮书中，明确提出要促进清洁能源分布式利用。中国坚持“自用为主、富余上网、因地制宜、有序推进”的原则，积极发展分布式能源。以城市、工业园区等能源消费中心为重点，大力推进分布式可再生能源技术应用。因地制宜在农村、林区、海岛推进分布式可再生能源建设。制定分布式能源标准，完善分布式能源上网电价形成机制和政策，努力实现分布式发电直供及无歧视、无障碍接入电网。目前国内很多风机和光伏组件生产厂家有生产户用发电系统逆变器，如广州红鹰风机、北京首善信达、上海致远、合肥阳光等。他们设计研发逆变器大都分为离网逆变器和并网逆变器两种，以离网为主。目前国内户用发电系统逆变器主要被阳光电源、艾思玛、KACO等品牌所占领，国外企业多数通过代理渠道进入国内市场，由于售后服务提供难度大整体市场占有率不高。并且，国外的逆变控制一体机价格较高，为国内的5倍左右。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种户用新能源发电智能控制系统，不仅可以将光伏电能并入大电网，又可将多余电能储存至储能电池作为备用，提高可再生能源的利用率。为达到上述目的，本专利技术提供的户用新能源发电智能控制系统所采用的技术方案是：一种户用新能源发电智能控制系统，包括：光伏组件、储能电池、与光伏组件的电能输出端连接的光伏逆变模块、对储能电池进行充放电控制的储能充放电模块；所述光伏逆变模块包括：用于完成直流母线的预充电和太阳能充放电控制的交错并联升降压模块、用于实现电气隔离和电能双向流动的双高频电气隔离直流变换器和用于实现电能DC/AC转换和电能质量调控的并网逆变模块；所述交错并联升降压模块与双高频电气隔离直流变换器串联连接，双高频电气隔离直流变换器通过直流母线与并网逆变模块串联连接；所述储能充放电模块串联在双高频电气隔离直流变换器和储能电池之间，同时储能充放电模块还通过直流母线与所述并网逆变模块的输入端电连接，所述并网逆变模块的输出端连接二次侧负载；标准模式馈电时，光伏组件通过交错并联升降压模块、双高频电气隔离直流变换器、储能充放电模块对储能电池进行充电，并将多余的电能通过并网逆变模块全馈到二次侧负载的交流供电电网中；强制馈电时，储能电池通过储能充放电模块、并网逆变模块按照设定电流将直流侧储能馈向二次侧负载的交流供电电网中，储能电池下降到设定优先电压后，馈电结束，系统自动转为市电供电。所述交错并联升降压模块由两个并联的单向Buck/Boost电路组成。所述双高频电气隔离直流变换器由两个并联连接的高频电气隔离直流变换电路组成；所述高频电气隔离直流变换电路包括：输入端与交错并联升降压模块的输出端连接的高频逆变器，和输出端与并网逆变模块的输入端连接的高频整流器；所述高频逆变器的输出端与高频整流器的输入端通过高频变压器耦合。所述储能充放电模块采用DAB双向DC/DC变换模块。所述光伏组件还配备有MPPT充电控制器。本专利技术还提供了一种户用新能源发电智能控制系统的控制方法，包括：标准馈电模式、强制馈电模式和离网模式；对于标准馈电模式：光伏组件对储能电池进行充电，并将多余的电能通过并网逆变模块全馈到二次侧负载的交流供电电网中；对于强制馈电模式：在设定的强制馈电时间段内，储能电池按照设定电流将直流侧储能馈向二次侧负载的交流供电电网中，储能电池下降到设定优先电压后，馈电结束，系统自动转为市电供电；对于离网模式：当市电故障时，储能电池立即将电能提供给二次侧负载。控制系统启动时，当直流母线电压到达设定值时，采用定电压跟踪法和变步长扰动观察法相结合的控制策略对光伏组件的进行发电控制。所述并网逆变模块采用电压电流双闭环控制模式：电压外环维持直流母线电压稳定，将给定直流电压值与实际直流电压值之间的误差通过PI调节，输出量作为交流电流的幅值给定，并将其与电网电压经过锁相环得到的单位正弦信号相乘作为交流电流给定值；电流内环实现对交流电流的控制，将给定值与实际值之间的误差经过PI调节后与三角波比较产生PWM信号，控制并网逆变模块的开关管，最终得到正弦交流输出电流，且与电网频率、相位一致，输出功率因数为1。储能电池放电时，采用电压电流双闭环控制策略进行放电控制，在控制放电电流的同时维持直流母线电压稳定，并检测储能电池的电压，当电压达到过放电压时，储能电池停止放电；储能电池充电时，采用采用恒压限流的充电方法，电压外环的输出经过一个限幅环节作为电流内环的给定，随着充电过程不断继续，储能电池电压逐渐升高，电压外环的输出将减小至限幅值以下，因而从恒流充电退出，自动转入恒压充电。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：充分利用分布式可再生能源，在保证供电可靠性的前提下，提高了可再生能源的利用率，优化了电网电能质量；既可并网运行，也可离网运行，保证重要负荷不断电，使用灵活多变。附图说明图1是本专利技术提供的户用新能源发电智能控制系统的电路原理框图。图2是图1中光伏逆变模块的电路图。图3是图1中储能充放电模块的电路图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，户用新能源发电智能控制系统，包括：光伏组件、储能电池、光伏逆变模块和储能充放电模块。光伏逆变模块的输入端与光伏组件的电能输出端连接，输出端连接二次侧交流用电负载。光伏逆变模块包括：交错并联升降压模块、双高频电气隔离直流变换器和并网逆变模块，交错并联升降压模块与双高频电气隔离直流变换器串联连接，双高频电气隔离直流变换器通过直流母线与并网逆变模块串联连接。光伏逆变模块的详细电路如图2所示。交流并联升降压模块用于完成直流母线的预充电和太阳能充放电控制，由两个并联的单向Buck/Boost电路组成。双高频电气隔离直流变换器用于实现电气隔离和电能双向流动，由两个并联连接的高频电气隔离直流变换电路组成。高频电气隔离直流变换电路包括：输入端与交错并联升降压模块的输出端连接的高频逆变器，和输出端与并网逆变模块的输入端连接的高频整流器；高频逆变器的输出端与高频整流器的输入端通过高频变压器耦合。双高频电气隔离直流变换器把高频变压器的工作频率由工频变成100kHz的高频，所以可以使高频变压器的体积、重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种户用新能源发电智能控制系统，其特征在于，包括：光伏组件、储能电池、与光伏组件的电能输出端连接的光伏逆变模块、对储能电池进行充放电控制的储能充放电模块；所述光伏逆变模块包括：用于完成直流母线的预充电和太阳能充放电控制的交错并联升降压模块、用于实现电气隔离和电能双向流动的双高频电气隔离直流变换器和用于实现电能DC/AC转换和电能质量调控的并网逆变模块；所述交错并联升降压模块与双高频电气隔离直流变换器串联连接，双高频电气隔离直流变换器通过直流母线与并网逆变模块串联连接；所述储能充放电模块串联在双高频电气隔离直流变换器和储能电池之间，同时储能充放电模块还通过直流母线与所述并网逆变模块的输入端电连接，所述并网逆变模块的输出端连接二次侧负载；标准模式馈电时，光伏组件通过交错并联升降压模块、双高频电气隔离直流变换器、储能充放电模块对储能电池进行充电，并将多余的电能通过并网逆变模块全馈到二次侧负载的交流供电电网中；强制馈电时，储能电池通过储能充放电模块、并网逆变模块按照设定电流将直流侧储能馈向二次侧负载的交流供电电网中，储能电池下降到设定优先电压后，馈电结束，系统自动转为市电供电。

【技术特征摘要】
1.一种户用新能源发电智能控制系统，其特征在于，包括：光伏组件、储能电池、与光伏组件的电能输出端连接的光伏逆变模块、对储能电池进行充放电控制的储能充放电模块；
所述光伏逆变模块包括：用于完成直流母线的预充电和太阳能充放电控制的交错并联升降压模块、用于实现电气隔离和电能双向流动的双高频电气隔离直流变换器和用于实现电能DC/AC转换和电能质量调控的并网逆变模块；
所述交错并联升降压模块与双高频电气隔离直流变换器串联连接，双高频电气隔离直流变换器通过直流母线与并网逆变模块串联连接；
所述储能充放电模块串联在双高频电气隔离直流变换器和储能电池之间，同时储能充放电模块还通过直流母线与所述并网逆变模块的输入端电连接，所述并网逆变模块的输出端连接二次侧负载；
标准模式馈电时，光伏组件通过交错并联升降压模块、双高频电气隔离直流变换器、储能充放电模块对储能电池进行充电，并将多余的电能通过并网逆变模块全馈到二次侧负载的交流供电电网中；强制馈电时，储能电池通过储能充放电模块、并网逆变模块按照设定电流将直流侧储能馈向二次侧负载的交流供电电网中，储能电池下降到设定优先电压后，馈电结束，系统自动转为市电供电。
2.根据权利要求1所述的户用新能源发电智能控制系统，其特征在于，所述交错并联升降压模块由两个并联的单向Buck/Boost电路组成。
3.根据权利要求1所述的户用新能源发电智能控制系统，其特征在于，所述双高频电气隔离直流变换器由两个并联连接的高频电气隔离直流变换电路组成；
所述高频电气隔离直流变换电路包括：输入端与交错并联升降压模块的输出端连接的高频逆变器，和输出端与并网逆变模块的输入端连接的高频整流器；
所述高频逆变器的输出端与高频整流器的输入端通过高频变压器耦合。
4.根据权利要求1所述的户用新能源发电智能控制系统，其特征在于，所述储能充放电模块采用DAB双向DC/DC变换模块。
5.根据权利要求1所述的户用新能源发电智能控制系统，其特征在于，所述光伏组...

【专利技术属性】
技术研发人员：王前双，杨涛，谢丰，左泽，马晓青，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32