一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法，逆变器包括整流逆变器模块、交流变频模块、隔离直流可调输出模块、光伏MPPT模块、储能双向DCDC模块、数字信号处理器、采样板、第一驱动板和第二驱动板，混合式逆变器可以根据实时的发电状况和用电状况，判断模式的选择，稳定直流母线的电压，保证负载的不间断供电。分时双向的工作模式即包含了并网模式的经济效益，也包含了孤岛模式的稳定输出，不间断给负载供电的同时，有效提高对太阳能的利用效率，特别适用于电网不稳定或电网供电成本较高的场合。

【技术实现步骤摘要】
一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法
本专利技术属于光储发电
，具体涉及一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法。
技术介绍
基于可再生能源的分布式发电正在全球范围内快速发展，其原因有：(1)传统能源如煤炭等会产生碳氧化物，造成环境污染和温室效应。(2)开放的电力市场将允许更多电能供应商参与电网竞价。(3)不断增长的用电需求和供电紧缺之间的矛盾。这在中国、印度等发展中国家尤为突出。与煤炭等传统能源增速相比，可再生能源在过去几年的年增长率均超过30％，是增长率最快的能源领域之一。逆变器又称电源调整器，根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为离网式逆变器和并网式逆变器二种；离网式逆变器即独立型电源用逆变器。根据波形调制方式又可分为方波逆变器、阶梯波逆变器、正弦波逆变器和组合式三相逆变器。对于用于并网系统的逆变器，根据有无变压器又可分为变压器型逆变器和无变压器型逆变器。在我国“十一五”期间，诸如逆变器等光伏发电配套设备多处在研发和创新阶段，较少受到政策关注。“十二五”时期，光伏发电市场的趋势是向全产业链发展，晶硅、组件以外的配套设备将受到市场与政策的进一步关注，发改委将逆变器列入指导目录鼓励类，就是这一趋势的体现。“十三五”规划中提到，到2020年，我国太阳能发电装机达到110GW，其中光热发电总装机规模为5GW，分布式光伏总装机规模达到60GW以上。其中并未提及集中式地面电站的发展规划，但经计算，地面电站的总装机规模应该在45GW以内。2010年，我国光伏并网容量达500兆瓦，逆变器市场在5亿元左右。2011年6月，“十二五”国内的光伏装机容量目标大幅上调到10GW，较之前公布的目标翻了一番。随着光伏逆变器行业竞争的不断加剧，大型光伏逆变器企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的光伏逆变器生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的光伏逆变器品牌迅速崛起，逐渐成为光伏逆变器行业中的翘楚。并网式逆变器只能用于并网发电，而离网逆变器则存在太阳光照较弱时，负载用电受到限制等缺点，两者都无法根据实际情况进行调节而满足使用者的实际需求，因此其结构有待进一步改进。
技术实现思路
根据以上现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提出一种分时双向稳压混合式逆变器及其控制方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种分时双向稳压混合式逆变器，逆变器包括整流逆变器模块、交流变频模块、隔离直流可调输出模块、光伏MPPT模块、储能双向DCDC模块、数字信号处理器、采样板、第一驱动板和第二驱动板，所述逆变器输入端口与光伏电池板、蓄电池和大电网连接，输出端口连接交流负载和直流负载，所述整流逆变器模块、交流变频模块、隔离直流可调输出模块、光伏MPPT模块和储能双向DCDC模块均连接至采样板，采样板与数字信号处理器电连接，数字信号处理器通过第一驱动板连接至整流逆变器模块、储能双向DCDC模块和光伏MPPT模块，数字信号处理器通过第二驱动板连接至交流变频模块和隔离直流可调输出模块，储能双向DCDC模块连接在直流母线上，整流逆变器模块架接在直流母线与大电网上。作为一种优选实施方式：所述第一驱动板和第二驱动板为隔离驱动板。所述隔离直流可调输出模块采用两级隔离降压。所述光伏MPPT模块包括开关管VT15、VT16和二极管组成的单相半桥电路，单相半桥电路连接至直流母线，单相半桥电路的两个开关管中节点通过一个电感连接至光伏电池板输出，开关管VT16的发射极直接连接至光伏电池板输出，开关管VT15、VT16的基极均连接至第一驱动板，单相半桥电路并联一个电容。所述储能双向DCDC模块包括开关管VT17、VT18和二极管组成的单相半桥电路，单相半桥电路连接至直流母线，开关管VT17、VT18的中节点和VT18的发射极连接至储能电池11，开关管VT17、VT18的基极连接至第一驱动板。所述整流逆变器模块包括开关管VT1～VT6和二极管组成的三相全桥逆变电路，三相桥臂的中节点均通过电感连接至大电网，整流逆变器模块架接着直流母线与大电网7的PCC连接点上，VT1～VT6的基极连接至第一驱动板。所述交流变频模块3包括开关管VT7～VT12和二极管组成的三相全桥逆变电路，三相桥臂的中节点均通过电感连接至交流负载，交流变频模块架接着直流母线与交流负载之间，开关管VT7至VT12的基极连接至第二驱动板。所述隔离直流可调输出模块包括开关管VT13～VT14和续流二极管与VDT13～VDT14组成的隔离可调直流输出电路,VT13和VT14组成的板桥逆变电路将直流转换为交流输出经过同绕组变压器，在副边采用续流二极管整流输出为直流电压，在采样板采集电压电流后传输给数字处理器模块。分时双向稳压混合式逆变器的控制方法，包括如下步骤：步骤一：A/D采样板实时采样测量光伏电池板、储能电池、大电网以及负载的电流、电压参数，传输到数字信号处理器中；步骤二：数字信号处理器接收、处理测量得到的物理量，判断发电状况和负载的用电状况，根据判断结果选择工作模式并发出控制信号，控制信号由驱动电路转换后控制光伏电池板、储能电池以及大电网供电，工作模式为轮转机制。所述步骤一具体为：A/D采样板采样光伏电池板的输出电压电流量，传输到数字信号处理器中运行基于扰动占空比的最大功率跟踪算法得出光伏电池板的输出功率；A/D采样板采集储能电池输出电流电压，实时的观测储能电池储电量；采样板在PCC点采集大电网数据，完成并网的DQ控制。所述轮转机制具体为：上半周期:光伏电池板最大功率输出，储能电池放电，直流输出与交流输出正常运行，多余电量由整流逆变器模块并网，整流逆变器模块运行在DQ模式下，在此过程中光伏发电与储能电池放电定位为一恒定功率，光伏发电的波动由储能电池补充为一恒定值，在估测光伏发电量的同时，光伏发电量与储能电池的恒定值根据实时的数据，采用卡尔曼滤波算法，智能预测下一阶段的发电量，如果预测恒定值满足负载需求的同时还能够有盈余产生则并网运行；如若预测的恒定值与负载功率差值为负，则将多余的负载由大电网供给电能。下半周期:光伏电池板最大功率输出，储能电池充电，直流输出与交流输出正常运行，由整流逆变器模块整流输出补充光伏电池板的功率失配，整流逆变器模块运行在整流模式下。所述步骤一中：A/D采样板的参数采集都采用隔离的方法采集，交流电压电流的采集都是用互感器采集，直流侧电流电压经过运放采集后，经过光耦隔离输出，再经过信号调理传输到数字信号处理器中。本专利技术有益效果是:混合式逆变器可以根据实时的发电状况和用电状况，判断模式的选择，稳定直流母线的电压，保证负载的不间断供电。分时双向的工作模式即包含了并网模式的经济效益，也包含了孤岛模式的稳定输出，不间断给负载供电的同时，有效提高对太阳能的利用效率，特别适用于电网不稳定或电网供电成本较高的场合。附图说明下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：图1是本专利技术的具体实施方式的逆变器电路图。其中：1、逆变器，2、整流逆变器模块，3、交流变频模块，4、隔离直流可调输出模块，5、光伏MPPT模块，6、储能双向DCDC模块，7、大电网，8、交流负载，9、直流负载，10、光伏电池板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分时双向稳压混合式逆变器，其特征在于,逆变器包括整流逆变器模块(2)、交流变频模块(3)、隔离直流可调输出模块(4)、光伏MPPT模块(5)、储能双向DCDC模块(6)、数字信号处理器(12)、采样板(14)、第一驱动板(13)和第二驱动板(15)，所述逆变器输入端口与光伏电池板(10)、储能电池(11)和大电网(7)连接，输出端口连接交流负载(8)和直流负载(9)，所述整流逆变器模块(2)、交流变频模块(3)、隔离直流可调输出模块(4)、光伏MPPT模块(5)和储能双向DCDC模块(6)均连接至采样板(14)，采样板(14)与数字信号处理器(12)电连接，数字信号处理器(12)通过第一驱动板(13)连接至整流逆变器模块(2)、储能双向DCDC模块(6)和光伏MPPT模块(5)，数字信号处理器(12)通过第二驱动板(15)连接至交流变频模块(3)和隔离直流可调输出模块(4)，储能双向DCDC模块(6)连接在直流母线上，整流逆变器模块架接在直流母线与大电网(7)上；所述第一驱动板(13)和第二驱动板(15)为隔离驱动板；所述隔离直流可调输出模块(4)采用两级隔离降压。

【技术特征摘要】
1.一种分时双向稳压混合式逆变器，其特征在于,逆变器包括整流逆变器模块(2)、交流变频模块(3)、隔离直流可调输出模块(4)、光伏MPPT模块(5)、储能双向DCDC模块(6)、数字信号处理器(12)、采样板(14)、第一驱动板(13)和第二驱动板(15)，所述逆变器输入端口与光伏电池板(10)、储能电池(11)和大电网(7)连接，输出端口连接交流负载(8)和直流负载(9)，所述整流逆变器模块(2)、交流变频模块(3)、隔离直流可调输出模块(4)、光伏MPPT模块(5)和储能双向DCDC模块(6)均连接至采样板(14)，采样板(14)与数字信号处理器(12)电连接，数字信号处理器(12)通过第一驱动板(13)连接至整流逆变器模块(2)、储能双向DCDC模块(6)和光伏MPPT模块(5)，数字信号处理器(12)通过第二驱动板(15)连接至交流变频模块(3)和隔离直流可调输出模块(4)，储能双向DCDC模块(6)连接在直流母线上，整流逆变器模块架接在直流母线与大电网(7)上；所述第一驱动板(13)和第二驱动板(15)为隔离驱动板；所述隔离直流可调输出模块(4)采用两级隔离降压。2.根据权利要求1所述的分时双向稳压混合式逆变器，其特征在于,所述光伏MPPT模块(5)包括开关管VT15、VT16和二极管组成的单相半桥电路，单相半桥电路连接至直流母线，单相半桥电路的两个开关管中节点通过一个电感连接至光伏电池板(10)输出，开关管VT16的发射极直接连接至光伏电池板(10)输出，开关管VT15、VT16的基极均连接至第一驱动板(13)，单相半桥电路并联一个电容。3.根据权利要求1所述的分时双向稳压混合式逆变器，其特征在于,所述储能双向DCDC模块(6)包括开关管VT17、VT18和二极管组成的单相半桥电路，单相半桥电路连接至直流母线，开关管VT17、VT18的中节点和VT18的发射极连接至储能电池(11)，开关管VT17、VT18的基极连接至第一驱动板(13)。4.根据权利要求1所述的分时双向稳压混合式逆变器，其特征在于,所述整流逆变器模块(2)包括开关管VT1～VT6和二极管组成的三相全桥逆变电路，三相桥臂的中节点均通过电感连接至大电网(7)，整流逆变器模块架接着直流母线与大电网(7)的PCC连接点上，VT1～VT6的基极连接至第一驱动板(13)。5.根据权利要求1所述的分时双向稳压混合式逆变器，其特征在于,所述交流变频模块(3)包括开关管VT7～VT12和二极管组成的三相全桥逆变电路，三相桥臂的中节点均通过电感连接至交流负载(8)，交流变频模块(3)架接着直流母线与交流负载(8)之间，开关管VT7至VT12的基极连接至第二驱动板(15)。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛愿，张晓昕，王郑，陈方静，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34