光储变流器和光储变流器的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种光储变流器和光储变流器的控制方法，用于电力系统领域，能够解决DC/AC双向电路中器件较多，DC/AC双向电路设备的体积相对较大，对散热的要求也很高，成本较高的问题。光储变流器，包括DC/AC模块，该DC/AC模块包括：三相逆变电路和滤波电路，其中，三相逆变电路包括三个并联的桥臂，三个并联的桥臂包括两个分别由两个绝缘栅双极型晶体管IGBT串联构成的桥臂和一个由两个二极管串联构成的桥臂，其中，由两个IGBT串联构成的桥臂中的每个IGBT反向并联有续流二极管，三个并联的桥臂中的每个桥臂的中点分别通过三个对应的滤波电路连接至电网的三相交流接线端。

【技术实现步骤摘要】
光储变流器和光储变流器的控制方法
本专利技术涉及电力系统领域，尤其涉及一种光储变流器和光储变流器的控制方法。
技术介绍
随着经济的发展，太阳能光伏发电产业也迅速发展，市场应用规模不断扩大，在后续能源的发展中的作用也越来越重要。光伏发电通常会在光伏发电的基础上增加储能装置，从而构成光伏逆变储能系统，即光储变流器。当光伏逆变储能系统供能大于负载需求时，将多余的电能储存起来，当光伏逆变储能系统供能小于负载需求时，将储存的电能释放出来，从而保证光伏逆变储能系统能够平稳持续的给负载供电。光伏储能系统的核心为储能变流器，储能变流器有多种形式，两级式双向储能变流器的应用较多。两级式双向储能变流器由直流DC/DC双向电路和DC/交流AC双向电路两部分组成，DC/DC双向电路和DC/AC双向电路并联，DC/DC双向电路连接储能电池或电池板，DC/AC双向电路与电网连接。传统的DC/AC双向电路主要为三相半桥结构，三相半桥包括六个IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，其中每两个绝缘栅双极型晶体管串联，然后串联的IGBT再互相并联，每个IGBT都反并联一个续流二极管。由于采用该结构形式的DC/AC双向电路中包括了六个IGBT和续流二极管，器件较多，所以DC/AC双向电路设备的体积相对较大，并且IGBT和续流二极管对散热的要求也很高，成本较高。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种光储变流器和控制方法，能够解决DC/AC双向电路中器件较多，所以DC/AC双向电路设备的体积相对较大，对散热的要求也很高，成本较高的问题。第一方面，本专利技术提供了一种光储变流器，包括DC/AC模块，DC/AC模块包括：三相逆变电路和滤波电路，其中，三相逆变电路包括三个并联的桥臂，三个并联的桥臂包括两个分别由两个绝缘栅双极型晶体管IGBT串联构成的桥臂和一个由两个相同的二极管串联构成的桥臂，其中，由两个IGBT串联构成的桥臂中的每个IGBT反向并联有续流二极管，三个并联的桥臂中的每个桥臂的中点分别通过三个对应的滤波电路连接至电网的三相交流接线端。根据本专利技术的第一方面，在两个分别由两个IGBT串联构成的桥臂中，第一桥臂中的第一IGBT的发射极和第一桥臂中的第二IGBT的集电极连接，第二桥臂中的第三IGBT的发射极和第二桥臂中的第四IGBT的集电极连接；由两个二极管串联构成的桥臂中的第一二极管的阳极和第二二极管的阴极连接；第一IGBT的集电极、第三IGBT的集电极和第一二极管的阴极连接，第二IGBT的发射极、第三IGBT的发射极和第二二极管的阳极连接。根据本专利技术的上述方面，光储变流器还包括交流控制模块，交流控制模块包括交流电流采样电路、交流电压采样电路、直流电压相位采样电路、交流控制器和交流驱动信号输出电路，交流控制器分别与交流电流采样电路、交流电压相位采样电路、直流电压采样电路和交流驱动信号输出电路连接；交流电流采样电路与三个并联的桥臂中每个桥臂的中点连接，用于采集三相逆变电路和滤波电路之间的交流电流，并传输至交流控制器；交流电压相位采样电路与电网的三相交流接线端连接，用于采集滤波电路和电网之间的三相电压的相位，并传输至交流控制器；直流电压采样电路与三相逆变电路中三个并联桥臂的两端连接，用于采集三相逆变电路中并联桥臂两端的直流电压，并传输至交流控制器；交流控制器，用于接收交流电流、三相电压的相位和直流电压，以及DC/AC模块的参考电压和DC/AC模块的参考无功电流，生成第一桥臂和第二桥臂中IGBT的驱动信号，并向交流驱动信号输出电路输出用于驱动第一桥臂和第二桥臂中IGBT的驱动信号；交流驱动信号输出电路与第二IGBT和第四IGBT的门极连接，以及经由反相器与第一IGBT和第三IGBT的门极连接，用于向第一IGBT、第二IGBT、第三IGBT和第四IGBT传输驱动信号。根据本专利技术的上述方面，光储变流器还包括DC/DC模块，DC/DC模块的高压侧与直流支撑电容并联，并与DC/AC模块的直流侧连接，DC/DC模块包括：至少两个储能电感、并联的至少两个双向半桥电路和一个输出滤波电容，其中，至少两个双向半桥电路中每个双向半桥电路由两个IGBT串联构成，每个双向半桥电路中每个IGBT反向并联有二极管，每个双向半桥电路的中点分别通过一个储能电感连接至与每个双向半桥电路对应电源的正极；至少两个双向半桥电路的两端均与一个输出滤波电容的两端并联。根据本专利技术的上述方面，至少两个双向半桥电路中的每个双向半桥电路包括升压IGBT和降压IGBT，升压IGBT的集电极和降压IGBT的发射极连接，升压IGBT的发射极与电源的负极连接。根据本专利技术的上述方面，光储变流器还包括用于分别控制至少两个双向半桥电路的至少两个直流控制模块，每个直流控制模块包括电源电压采样电路、直流电流采样电路、直流控制器和直流驱动信号输出电路；电源电压采样电路，用于采集对应的双向半桥电路所连接的电源两端的电源电压，并传输至直流控制器；直流电流采样电路与，用于采集对应的双向半桥电路所连接的电源的正极的电源电流，并传输至直流控制器；直流控制器，用于接收电源电压、电源电流，以及DC/DC模块的参考电压、参考电流和参考有功功率，生成用于驱动对应的双向半桥电路的驱动信号，并输出给直流驱动信号输出电路；直流驱动信号输出电路与对应的双向半桥电路中的升压IGBT的门极连接，并通过反相器与对应的双向半桥电路中的降压IGBT的门极连接，用于向对应的双向半桥电路中的升压IGBT和降压IGBT传输驱动信号。根据本专利技术的上述方面，至少两个直流控制器输出的驱动信号的相位依次间隔360/N度，其中，N表示双向半桥电路的个数。第二方面，本专利技术提供了一种光储变流器的控制方法，用于第一方面的光储变流器，该方法包括：采集电网侧的交流电流和电网侧的交流电压相位；基于交流电流和交流电压相位计算电网侧的有功电流和无功电流；采集DC/DC模块的直流电压；基于DC/DC模块的直流电压和DC/AC模块的给定参考电压之间的偏差，计算电网侧的给定参考有功电流；基于电网侧的给定参考有功电流和电网侧的有功电流之间的偏差、电网侧的给定参考无功电流和电网侧的无功电流之间的偏差、以及交流电压相位，生成用于驱动第一桥臂和第二桥臂中的IGBT的驱动信号；通过交流驱动信号输出电路将驱动信号传输至第一桥臂和第二桥臂中的IGBT。根据本专利技术的第二方面，方法还包括：当DC/DC模块处于恒流工作状态时，执行如下步骤：采集双向半桥电路所连接的电源的正极的电源电流；基于电源电流和DC/DC模块的给定参考电流值之间的偏差计算用于驱动双向半桥电路IGBT的驱动信号；通过直流驱动信号输出电路将用于驱动双向半桥电路IGBT的驱动信号传输至双向半桥电路IGBT。根据本专利技术的上述方面，方法还包括：当DC/DC模块处于恒压工作状态时，执行如下步骤：采集双向半桥电路所连接的电源两端的电源电压和正极的直流电流；基于电源电压和DC/DC模块的给定电压参考值之间的偏差计算DC/DC模块的参考电流值；基于直流电流和DC/DC模块的参考电流值之间的偏差计算双向半桥电路IGBT的驱动信号；通过直流驱动信号输出电路将双向半桥电路IGBT的驱动信号传输至双向半桥电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光储变流器，包括DC/AC模块，其特征在于，所述DC/AC模块包括：三相逆变电路(110)和滤波电路(120)，其中，所述三相逆变电路包括三个并联的桥臂，所述三个并联的桥臂包括两个分别由两个绝缘栅双极型晶体管IGBT串联构成的桥臂和一个由两个二极管串联构成的桥臂，其中，所述由两个IGBT串联构成的桥臂中的每个IGBT反向并联有续流二极管，所述三个并联的桥臂中的每个桥臂的中点分别通过三个对应的所述滤波电路(120)连接至电网的三相交流接线端。

【技术特征摘要】
1.一种光储变流器，包括DC/AC模块，其特征在于，所述DC/AC模块包括：三相逆变电路(110)和滤波电路(120)，其中，所述三相逆变电路包括三个并联的桥臂，所述三个并联的桥臂包括两个分别由两个绝缘栅双极型晶体管IGBT串联构成的桥臂和一个由两个二极管串联构成的桥臂，其中，所述由两个IGBT串联构成的桥臂中的每个IGBT反向并联有续流二极管，所述三个并联的桥臂中的每个桥臂的中点分别通过三个对应的所述滤波电路(120)连接至电网的三相交流接线端。2.根据权利要求1所述的光储变流器，其特征在于，在所述两个分别由两个IGBT串联构成的桥臂中，第一桥臂中的第一IGBT的发射极和第一桥臂中的第二IGBT的集电极连接，第二桥臂中的第三IGBT的发射极和第二桥臂中的第四IGBT的集电极连接；所述由两个二极管串联构成的桥臂中的第一二极管的阳极和第二二极管的阴极连接；所述第一IGBT的集电极、所述第三IGBT的集电极和所述第一二极管的阴极连接，所述第二IGBT的发射极、所述第四IGBT的发射极和所述第二二极管的阳极连接。3.根据权利要求2所述的光储变流器，其特征在于，所述光储变流器还包括交流控制模块，所述交流控制模块包括交流电流采样电路(190)、交流电压相位采样电路(150)、直流电压采样电路(140)、交流控制器(160)和交流驱动信号输出电路，所述交流控制器(160)分别与所述交流电流采样电路(190)、所述交流电压相位采样电路(150)、所述直流电压采样电路(140)和所述驱动电路连接；所述交流电流采样电路(190)与所述电网的三相交流接线端连接，用于采集所述滤波电路(120)与所述电网之间的交流电流，并传输至所述交流控制器(160)；所述交流电压相位采样电路(150)与所述电网的三相交流接线端连接，用于采集所述滤波电路(120)和所述电网之间的三相电压的相位，并传输至所述交流控制器(160)；所述直流电压采样电路(140)与所述三相逆变电路(110)中三个并联桥臂的两端连接，用于采集所述三相逆变电路(110)中并联桥臂两端的直流电压，并传输至所述交流控制器(160)；所述交流控制器(160)，用于接收所述交流电流、所述三相电压的相位和所述直流电压，以及所述DC/AC模块的参考电压和所述DC/AC模块的参考无功电流，生成所述第一桥臂和所述第二桥臂中IGBT的驱动信号，并向所述交流驱动信号输出电路输出用于驱动所述第一桥臂和所述第二桥臂中IGBT的驱动信号；所述交流驱动信号输出电路与所述第二IGBT和所述第四IGBT的门极连接，以及经由反相器与所述第一IGBT和所述第三IGBT的门极连接，用于向所述第一IGBT、所述第二IGBT、所述第三IGBT和所述第四IGBT传输驱动信号。4.根据权利要求1-3任一项所述的光储变流器，其特征在于，所述光储变流器还包括DC/DC模块，所述DC/DC模块的高压侧与直流支撑电容并联，并与所述DC/AC模块的直流侧连接，所述DC/DC模块包括：至少两个储能电感、并联的至少两个双向半桥电路(130)和一个输出滤波电容，其中，所述至少两个双向半桥电路(130)中每个双向半桥电路(130)由两个IGBT串联构成，所述每个双向半桥电路(130)中每个IGBT反向并联有二极管，所述每个双向半桥电路(130)的中点分别通过一个储能电感连接至与所述每个双向半桥电路(130)对应电源的正极；所述至少两个双向半桥电路(130)的两端均与所述一个输出滤波电容的两端并联。5.根据权利要求4所述的光储变流器，其特征在于，所述至少两个双向半桥电路(130)中的每个双向半桥电路(130)包括升压IGBT和降压IGBT，所述升压IGBT的集电极和所述降压IGBT的发射极连接，所述升压IGBT的发射极与所述电源的负极连接。6.根据权利要求5所述的光储变流器，其特征在于，所述光储变流器还包括用于分别控制所述至少两个双向半桥电路(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵帅央，马刚，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11