光伏发电系统技术方案

本实用新型专利技术实施例涉及一种光伏发电系统，包括光伏电池组、MPPT控制器、直流母线、储能装置及协调控制MPPT控制器和储能装置的工作状态的数据处理器。MPPT控制器包括：单向DC/DC主电路，将光伏电池组输出的电能输送至直流母线；光伏电池组电压电流采样滤波电路，采集光伏电池组的输出电压和电流数据以形成并输出第一采样数据；母线保护电路，接收和处理第一采样数据并对应产生母线保护控制信号；和第一驱动电路，根据母线保护控制信号和数据处理器的控制指令产生驱动信号控制单向DC/DC主电路工作状态。所述储能装置包括两个储能模块，所述两个储能模块均包括蓄电单元及充放电控制器，其中一个储能模块的蓄电单元为蓄电池，另一储能模块的蓄电单元为超级电容器。

Photovoltaic power generation system

The embodiment of the utility model relates to a photovoltaic power generation system, which comprises a photovoltaic battery pack, an MPPT controller, a DC bus, an energy storage device and a data processor which coordinates and controls the working state of the MPPT controller and an energy storage device. MPPT controller includes: unidirectional DC/DC main circuit, the output of the photovoltaic battery pack to the DC bus; photovoltaic battery pack voltage and current sampling filter circuit, collect the output voltage and current data of the photovoltaic battery pack to form and output the first sampling data; bus protection circuit, receive and process the first sampling data and Correspondingly, the bus protection control signal is generated; and the first drive circuit generates the drive signal according to the bus protection control signal and the control instruction of the data processor to control the working state of the unidirectional DC/DC main circuit. The energy storage device comprises two energy storage modules, both of which include a storage unit and a charge-discharge controller. The storage unit of one energy storage module is a battery and the storage unit of the other is a supercapacitor.

【技术实现步骤摘要】
光伏发电系统
本技术实施例涉及光伏发电
，尤其涉及一种光伏发电系统。
技术介绍
太阳能作为一种新型清洁、可再生能源，是传统化石能源的重要的替代型能源。光伏发电系统是利用太阳能的常见形式，光伏发电系统主要由太阳电池板组件、控制器、逆变器以及储能装置几大部分组成。由于光伏发电受天气影响比较大，且具有不稳定性，所以，相应的储能装置显得尤为重要，而且，随着光伏发电系统的迅速发展，以及各种具有冲击性功率的设备的增加，对光伏发电系统的储能装置提出了更高的要求。现有的光伏发电系统要提高系统的整体效率，就需要实时调整光伏阵列的工作点，使之始终工作在最大功率左右，这一调整过程即为最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking，MPPT），对应地采用MPPT控制器来实现这一调整过程。现有的MPPT控制器的控制原理和电路结构相对复杂。此外，早期的光伏发电系统主要采用各种类型的蓄电池作为储能装置，蓄电池能量密度大，但也有功率密度小，充放电效率低，循环寿命短，对充放电过程敏感，大功率充放电和频繁充放电的适应性不强等缺陷。
技术实现思路
本技术实施例要解决的技术问题在于，提供一种光伏发电系统，能高效实现最大功率点跟踪，并更有效地管理蓄电池和超级电容器，实现高效储能及供电。为解决上述技术问题，本技术实施例提供如下技术方案：一种光伏发电系统，包括光伏电池组、MPPT控制器、直流母线、储能装置以及分别与所述MPPT控制器和储能装置相连以协调控制MPPT控制器和储能装置的工作状态的数据处理器，其中，所述MPPT控制器与所述光伏电池组和直流母线相连，以将光伏电池组输出的电能进行处理后再输送至直流母线，所述MPPT控制器包括：单向DC/DC主电路，连接于光伏电池组和直流母线之间，用于将光伏电池组输出的电能输送至直流母线；光伏电池组电压电流采样滤波电路，连接所述光伏电池组，用于采集光伏电池组的电压和电流数据以形成并输出第一采样数据；母线保护电路，连接于光伏电池组电压电流采样滤波电路，用于接收和处理所述第一采样数据并对应产生母线保护控制信号；和第一驱动电路，连接于所述单向DC/DC主电路、母线保护电路和数据处理器，用于根据所述母线保护控制信号和数据处理器的控制指令产生驱动信号控制所述单向DC/DC主电路的工作状态；所述储能装置包括并联于直流母线和数据处理器之间的两个储能模块，所述两个储能模块均包括可充放电的蓄电单元以及用于控制所述蓄电单元充放电的充放电控制器，其中一个储能模块的蓄电单元为蓄电池，而另一个储能模块的蓄电单元为超级电容器。进一步地，所述单向DC/DC主电路为BUCK同步整流电路。进一步地，所述母线保护电路包括：母线过流保护电路，用于根据第一采样数据中的电流数据产生相应的母线保护控制信号；母线欠压保护电路，用于根据第一采样数据中的电压数据产生相应的母线保护控制信号。进一步地，所述充放电控制器包括：双向DC/DC主电路，连接至蓄电单元和所述直流母线，以根据驱动信号接受直流母线输入的电能对蓄电单元进行充电或者将蓄电单元的电能输出至直流母线；电压及电流采样滤波电路，连接至蓄电单元和所述数据处理器，用于对蓄电单元的电压和电流参数进行采样并输出第二采样数据；蓄电单元保护电路，连接至电压及电流采样滤波电路以获得所述第二采样数据并在判断确定所述第二采样数据超出预定阈值时产生蓄电单元保护控制信号；以及第二驱动电路，连接至所述双向DC/DC主电路、所述蓄电单元保护电路和所述数据处理器，用于根据所述数据处理器的控制指令以及所述蓄电单元保护控制信号产生驱动信号控制双向DC/DC主电路的工作状态。进一步地，所述双向DC/DC主电路为BOOST/BUCK升降压电路。进一步地，所述电压及电流采样滤波电路又包括：用于对蓄电单元的电压参数进行采样并滤除谐波的电压采样滤波电路；以及用于对蓄电单元的电流参数进行采样并滤除谐波的电流采样滤波电路。进一步地，所述蓄电单元保护电路包括：过欠压保护电路，用于在蓄电单元充电过程中，当第二采样数据中的电压参数为过压状态时产生过压保护信号并通过所述第二驱动电路使所述双向DC/DC主电路停止工作，而停止对蓄电单元的充电，以及用于在蓄电单元放电过程中，当第二采样数据中的电流参数为欠压状态时产生欠压保护信号并通过所述第二驱动电路使所述双向DC/DC主电路停止工作，而使蓄电单元停止放电；以及过流保护电路，用于在第二采样数据中的电流参数达到或超过预定阈值时产生过流保护信号并通过所述第二驱动电路使所述双向DC/DC主电路停止工作，断开蓄电单元的充放电回路。进一步地，所述光伏发电系统还包括：直流母线电压电流采样电路，连接于所述直流母线，对所述直流母线的电压和电流进行采样并形成第三采样数据传输给所述数据处理器，所述数据处理器根据所述第三采样数据产生相应的控制指令传送给所述充放电控制器。进一步地，所述光伏发电系统还包括分别与所述MPPT控制器、数据处理器和储能模块的充放电控制器相连、为MPPT控制器、数据处理器和充放电控制器供电的辅助电源。进一步地，所述辅助电源的拓扑结构为反激式开关电源。进一步地，所述光伏发电系统还包括与所述数据处理器相连、用于显示光伏发电系统运行状态的显示装置。采用上述技术方案后，本技术实施例至少具有如下有益效果：本技术实施例MPPT控制器由第一驱动电路根据母线保护控制信号和数据处理器的控制指令产生驱动信号控制所述单向DC/DC主电路的工作状态，可更为精确地实现MPPT控制，从而有效地控制光伏电池组实现高效发电及功率输出；本技术实施例还将蓄电池和超级电容器组合使用，使蓄电池能量密度大和超级电容器功率密度大、循环寿命长等特点相结合，储能装置性能得到大幅提升。附图说明图1是本技术光伏发电系统一实施例的系统原理示意图。图2是本技术光伏发电系统一实施例的MPPT控制器的单向DC/DC主电路的电路结构示意图。图3是本技术光伏发电系统一实施例的MPPT控制器的母线过流保护电路的电路结构示意图。图4是本技术光伏发电系统一实施例的MPPT控制器的母线欠压保护电路。图5是本技术光伏发电系统一实施例的MPPT控制器的第一驱动电路的电路结构示意图。图6是本技术光伏发电系统一实施例的储能模块的充放电控制器的电路原理示意图。图7是本技术光伏发电系统一实施例的充放电控制器的双向DC/DC主电路的电路结构示意图。图8是本技术光伏发电系统一实施例的充放电控制器的电压采样滤波电路的电路结构示意图。图9是本技术光伏发电系统一实施例的充放电控制器的电流采样滤波电路的电路结构示意图。图10是本技术光伏发电系统一实施例的充放电控制器的过欠压保护电路的电路结构示意图。图11是本技术光伏发电系统一实施例的充放电控制器的过流保护电路的电路结构示意图。图12是本技术光伏发电系统一实施例的充放电控制器的第二驱动电路的电路结构示意图。图13是本技术光伏发电系统一实施例的辅助电源的电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本申请，并不作为对本申请的限定，而且，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏发电系统，包括光伏电池组、MPPT控制器、直流母线、储能装置以及分别与所述MPPT控制器和储能装置相连以协调控制MPPT控制器和储能装置的工作状态的数据处理器，其特征在于，所述MPPT控制器与所述光伏电池组和直流母线相连，以将光伏电池组输出的电能进行处理后再输送至直流母线，所述MPPT控制器包括：单向DC/DC主电路，连接于光伏电池组和直流母线之间，用于将光伏电池组输出的电能输送至直流母线；光伏电池组电压电流采样滤波电路，连接所述光伏电池组，用于采集光伏电池组的输出电压和电流数据以形成并输出第一采样数据；母线保护电路，连接于光伏电池组电压电流采样滤波电路，用于接收和处理所述第一采样数据并对应产生母线保护控制信号；和第一驱动电路，连接于所述单向DC/DC主电路、母线保护电路和数据处理器，用于根据所述母线保护控制信号和数据处理器的控制指令产生驱动信号控制所述单向DC/DC主电路的工作状态；所述储能装置包括并联于直流母线和数据处理器之间的两个储能模块，所述两个储能模块均包括可充放电的蓄电单元以及用于控制所述蓄电单元充放电的充放电控制器，其中一个储能模块的蓄电单元为蓄电池，而另一个储能模块的蓄电单元为超级电容器。...

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电系统，包括光伏电池组、MPPT控制器、直流母线、储能装置以及分别与所述MPPT控制器和储能装置相连以协调控制MPPT控制器和储能装置的工作状态的数据处理器，其特征在于，所述MPPT控制器与所述光伏电池组和直流母线相连，以将光伏电池组输出的电能进行处理后再输送至直流母线，所述MPPT控制器包括：单向DC/DC主电路，连接于光伏电池组和直流母线之间，用于将光伏电池组输出的电能输送至直流母线；光伏电池组电压电流采样滤波电路，连接所述光伏电池组，用于采集光伏电池组的输出电压和电流数据以形成并输出第一采样数据；母线保护电路，连接于光伏电池组电压电流采样滤波电路，用于接收和处理所述第一采样数据并对应产生母线保护控制信号；和第一驱动电路，连接于所述单向DC/DC主电路、母线保护电路和数据处理器，用于根据所述母线保护控制信号和数据处理器的控制指令产生驱动信号控制所述单向DC/DC主电路的工作状态；所述储能装置包括并联于直流母线和数据处理器之间的两个储能模块，所述两个储能模块均包括可充放电的蓄电单元以及用于控制所述蓄电单元充放电的充放电控制器，其中一个储能模块的蓄电单元为蓄电池，而另一个储能模块的蓄电单元为超级电容器。2.如权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，所述单向DC/DC主电路为BUCK同步整流电路。3.如权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，所述母线保护电路包括：母线过流保护电路，用于根据第一采样数据中的电流数据产生相应的母线保护控制信号；母线欠压保护电路，用于根据第一采样数据中的电压数据产生相应的母线保护控制信号。4.如权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，所述充放电控制器包括：双向DC/DC主电路，连接至蓄电单元和所述直流母线，以根据驱动信号接受直流母线输入的电能对蓄电单元进行充电或者将蓄电单元的电能输出至直流母线；电压及电流采样滤波电路，连接至蓄电单元和所述数据处理器，用于对蓄电单元的电压和电流参数进行采样并输出第二采样数据；蓄电单元保护电路，连接至电压及电流采样滤波电路以获得所述第二采样数据并在判断...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金华，林志坚，吴佳楠，
申请(专利权)人：电子科技大学中山学院，
类型：新型
国别省市：广东,44