一种风光储变流器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种风光储变流器及其控制方法，所述一种风光储变流器，包括I型DC/DC半砖模块、II型DC/DC半砖模块和DC/AC半砖模块，I型DC/DC半砖模块连接风机和/或光伏板，将风机和/或光伏板发出的不稳定的直流电能变换为恒定电压输出的直流电，II型DC/DC半砖模块连接电池，可以实现电功率的正、反向传输，所述DC/AC半砖模块连接直流母线与电网母线，将直流电变换为交流电传输至电网母线，同时采用多个DC/AC半砖模块并联的方式，实现等效大功率输出。出。出。

【技术实现步骤摘要】
一种风光储变流器及其控制方法


[0001]本专利技术属于输变电
，具体涉及一种风光储变流器及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前的系能源变流器功能均比较单一，即专门的光伏逆变器、专门的储能变流器、专门的风电变流器。在小功率场合，目前灵活度最高的即光储一体机，但是目前的光储一体机均无法实现光伏功率和储能功率灵活调节的功能，比如一台设备设计完成后，设备的光伏额定功率和储能额定功率就不能够再发生变化。这就使得在工程应用中设备灵活调整能力较差，针对不同的应用场景需要设计不同的变流器规格，或者在工程设计时，需要根据现有变流器的参数来进行光伏板敷设、电池配置、风机选择等工作，对工程实施带来一定的不便性。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种风光储变流器及其控制方法，提高设备容量配置灵活度，提高工程设计灵活度，降低工程设计难度。
[0004]为达到上述目的，本专利技术所述一种风光储变流器，包括DC/DC I型半砖模块、DC/DC II型半砖模块、DC/AC半砖模块；所述DC/DC I型半砖模块的输入端用于和光伏板和/或风机连接，所述DC/DC II型半砖模块的输入端用于和储能电池连接，所有的DC/DC I型半砖模块与DC/DC II型半砖模块的直流端进行并联，形成直流母线，所述DC/AC半砖模块的输入端与直流母线连接，输出端连接至电网母线；所述DC/DC I型半砖模块包括依次连接的第一移相全桥电路、变压器T1和同步整流电路；所述DC/DC II型半砖模块包括依次连接的前级移相全桥电路、变压器T2和后级移相全桥电路。
[0005]进一步的，DC/AC半砖模块包括半桥电路、平面变电感L4和滤波电容，半桥电路包括开关管S3和开关管S4，滤波电容C31第一端与开关管S3的漏极连接，第二端和滤波电容C32的第一端以及滤波电容C33的第二端连接，滤波电容C32的第二端和开关管S4的源极连接，开关管S3的源极和关管S4的漏极以及电感L4第一端连接，电感L4第二端与滤波电容C33的第一端连接。
[0006]进一步的，变压器T1和变压器T2均为平面变压器。
[0007]进一步的，同步整流电路和后级移相全桥电路输出端连接有平面电感。
[0008]进一步的，还包括监控模块，所述监控模块通过通讯线与所有的DC/DC I型半砖模块、DC/DC II型半砖模块以及DC/AC半砖模块连接。
[0009]进一步的，第一移相全桥电路、同步整流电路、前级移相全桥电路和后级移相全桥电路中的开关管均为MOS管。
[0010]上述的一种风光储变流器的控制方法，所述DC/DC I型半砖模块中的第一移相全桥电路采用MPPT控制策略；当需要DC/DC II型半砖模块输出端口恒功率输出时，根据第二端口的功率，和第二端口功率输出给定值进行功率闭环控制，第一端口的全前级移相全桥
电路工作在同步整流状态；当需要DC/DC II型半砖模块输入端口需要恒功率输出时，根据第一端口的功率P1和第一端口功率输出给定值进行功率闭环控制，输出端口的后级移相全桥电路工作在同步整流状态；当需要DC/DC II型半砖模块输出端口恒压输出时，根据输出端口的电压，进行电压闭环控制，输入端口的全桥电路工作在同步整流状态；
[0011]DC/AC半砖模块通过采集直流侧电压，对电压进行闭环控制，控制输出作为后级输出电流给定量，实现直流侧恒压控制与交流测电流源控制。
[0012]进一步的，DC/DC II型半砖模块的控制过程为：
[0013]当需要DC/DC II型半砖模块第二端口恒功率输出时，采集第二端口的电压及第二端口电流，根据第二端口的电压及第二端口电流计算出第二端口的功率，并根据II型半砖模块第二端口功率输出给定值和第二端口的功率进行功率闭环控制，产生第二端口的电流控制信号，进行第二端口的功率闭环控制，此时第一端口的全前级移相全桥电路工作在同步整流状态；
[0014]当需要DC/DC II型半砖模块1端口恒功率输出时，采集第一端口电压及第一端口电流，根据第一端口电压及第一端口电流计算出第一端口的功率，根据II型半砖模块第一端口功率输出给定值和第一端口的功率进行功率闭环控制，产生第一端口的电流控制信号，从而进行第一端口的功率闭环控制，此时第二端口的后级移相全桥电路工作在同步整流状态；
[0015]当需要DC/DC II型半砖模块第二端口恒压输出时，采集第二端口的电压，进行电压闭环控制，产生第二端口的电流控制信号，从而进行第一端口的电压闭环控制，此时第一端口的全前级移相全桥电路工作在同步整流状态。
[0016]进一步的，DC/AC半砖模块的控制过程为：
[0017]采集交流侧电网电压，对采集到的电网电压进行二阶广义积分SOGI计算，产生同频正交分量，从而通过park/clack变换将单相交流电压转换为DQ坐标系下的D轴直流电压和Q轴直流电压，通过对Q轴电压进行目标为0的PI控制，并加入100π的角频率补偿，对补偿结果进行2π倍取余，最终得到电网当前相角，从而实现软件锁相。
[0018]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果：
[0019]本专利技术提供的一种风光储变流器，包括I型DC/DC半砖模块、II型DC/DC半砖模块和DC/AC半砖模块，I型DC/DC半砖模块连接风机和/或光伏板，将风机和/或光伏板发出的不稳定的直流电能变换为恒定电压输出的直流电，II型DC/DC半砖模块连接电池，可以实现电功率的正、反向传输，所述DC/AC半砖模块连接直流母线与电网母线，将直流电变换为交流电传输至电网母线，同时采用多个DC/AC半砖模块并联的方式，实现等效大功率输出。I型DC/DC半砖模块、II型DC/DC半砖模块和DC/AC半砖模块所采用的模块均为标准尺寸和接口的半砖，每个半砖的设计功率相同半砖模块的数量及类型可以根据现场风机容量、光伏电池容量、储能电池容量进行灵活配置。
[0020]I型DC/DC半砖设计紧凑，功率密度高，扁平化设计，利于系统集成。控制精度高，具备mppt功能，保证，模块效率高于96％。
[0021]II型DC/DC半砖设计紧凑，功率密度高，扁平化设计，利于系统集成。控制精度高，具备功率双向运行功能，具备三段充电逻辑，充电纹波小，模块效率高于96％。
[0022]DC/AC半砖设计紧凑，功率密度高，扁平化设计，利于系统集成。控制精度高，具备
功率双向运行功能，具备三相、单相电网兼容使用能力，模块效率高于96％。
[0023]进一步的，变压器T1和变压器T2均为平面变压器，可缩小半砖模块的体积，进而缩小整体变流器的体积。
[0024]本专利技术所述的控制方法，通过采集各半砖模块的电压和/电流，对半砖模块进行控制，稳定半砖模块的输入直流电压和输出电流。具体的，I型DC/DC半砖采用移相控制技术，通过最大功率点跟踪(MPPT)算法保证最大限度利用输入能量，电压环、电流环的双闭环控制保证输入电压的稳定性以及输出快速的负载相应速度。II型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风光储变流器，其特征在于，包括DC/DC I型半砖模块、DC/DC II型半砖模块、DC/AC半砖模块；所述DC/DC I型半砖模块的输入端用于和光伏板和/或风机连接，所述DC/DC II型半砖模块的输入端用于和储能电池连接，所有的DC/DC I型半砖模块与DC/DC II型半砖模块的直流端进行并联，形成直流母线，所述DC/AC半砖模块的输入端与直流母线连接，输出端连接至电网母线；所述DC/DC I型半砖模块包括依次连接的第一移相全桥电路、变压器T1和同步整流电路；所述DC/DC II型半砖模块包括依次连接的前级移相全桥电路、变压器T2和后级移相全桥电路。2.根据权利要求1所述的一种风光储变流器，其特征在于，所述DC/AC半砖模块包括半桥电路、平面变电感L4和滤波电容，半桥电路包括开关管S3和开关管S4，滤波电容C31第一端与开关管S3的漏极连接，第二端和滤波电容C32的第一端以及滤波电容C33的第二端连接，滤波电容C32的第二端和开关管S4的源极连接，开关管S3的源极和关管S4的漏极以及电感L4第一端连接，电感L4第二端与滤波电容C33的第一端连接。3.根据权利要求1所述的一种风光储变流器，其特征在于，所述变压器T1和变压器T2均为平面变压器。4.根据权利要求1所述的一种风光储变流器，其特征在于，所述同步整流电路和后级移相全桥电路输出端连接有平面电感。5.根据权利要求1所述的一种风光储变流器，其特征在于，还包括监控模块，所述监控模块通过通讯线与所有的DC/DC I型半砖模块、DC/DC II型半砖模块以及DC/AC半砖模块连接。6.根据权利要求1所述的一种风光储变流器，其特征在于，所述第一移相全桥电路、同步整流电路、前级移相全桥电路和后级移相全桥电路中的开关管均为MOS管。7.权利要求1所述的一种风光储变流器的控制方法，其特征在于，所述DC/DC I型半砖模块中的第一移相全桥电路采用MPPT控制策略；当需要DC/DC II型半砖模块输出端口恒功率输出时，根据第二端口的功率，和第二端口功率输出给定值进行功率闭环控制，第一端口的全前级移相全桥电路工作在同步整流状态；当需要D...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽萍，王承习，王诗伟，
申请(专利权)人：西安飞同电器有限公司，
类型：发明
国别省市：