【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电子中电力变换与控制，特别涉及一种户用光伏储能逆变器功率控制系统。
技术介绍
1、本专利技术涉及户用储能系统通常由光伏组件、并离网逆变器、储能电池、电网组成，由于用户使用的场景不同，户用储能系统需要工作于不同工作模式，如自发自用模式、分时电价、电池优先、离网模式。不同的应用场景及工况下户用储能系统对功率的流向及控制方式都不相同。在现有理论和技术方面：
2、专利号cn202111301881.7的“储能逆变器电池充放电控制方法和控制电路”提供了一种储能逆变器电池充放电控制方法及控制电路，解决了传统储能逆变器光伏能量无法最优控制问题，最大限度降低用户电费开销。该方案使用ac侧功率作为控制对象作用在电池侧，控制电流的给定电流从而控制电池充放电电流，该方案交流侧和直流侧控制不解耦，适用场景有限，无法解决户用光伏储能逆变器多工作模式的控制需求。
3、专利号cn202110007605.3的“可包含储能的光伏并网逆变器多模控制方法”提出一种可包含储能单元的多模控制方法，解决传统光伏并网逆变器无储能单元，光伏处理过剩引起配电网电压越限问题，提出稳定直流母线增强系统稳定性方法，提出包含储能单元在直流侧或交流测减少传统光伏并网逆变器改造升级费用。该方案储能单元采用恒功率控制，无法解决户用光伏储能逆变器多种工作模式的控制需求。
4、专利号cn202210560323.0的“一种混合储能逆变器离网模式下电池充放电电流控制方法”，提出离网模式下电池充放电电流控制方法，解决了电池过充问题，未涉及并网模
5、专利号cn201711307812.0的“一种离并网光伏储能逆变器功率控制方法”提出一种离并网储能逆变器功率控制方案，减少用户对系统的有功无功消耗，减少对电网冲击，平滑输出功率。该方案中需要不断采集电网功率、电池功率、光伏功率再经过复杂的逻辑运算给定功率流向，控制逻辑复杂。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，提供了一种户用光伏储能逆变器功率控制系统，实现自发自用、分时电价、电池优模式的功率控制，在不同工作模式及系统配置下实现功率智能管理，实现光伏能量最大化利用，提高系统稳定性。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种户用光伏储能逆变器功率控制系统，所述户用光伏储能逆变器中，光伏组件通过单向dc/dc变换器连接到直流母线，电池通过双向dc/dc变换器连接到直流母线，双向dc/ac变换器直流侧和直流母线相连，交流测通过滤波电感和负载连接，同时交流测再通过并离网切换装置与电网相连；所述控制系统包括：
3、单向dc/dc变换器控制单元，接入单向dc/dc变换器两端，用于生成控制信号至单向dc/dc变换器，实现对光伏输入最大功率追踪和母线恒压控制；
4、双向dc/dc变换器控制单元，接入双向dc/dc变换器控制单元与直流母线，用于生成控制信号至双向dc/dc变换器，实现自发自用、分时电价、电池优先的模式下的充放电控制；
5、双向dc/ac变换器控制单元，接入双向dc/ac变换器两侧，用于生成控制信号至双向dc/ac变换器，实现向电网馈能或母线恒压控制。
6、作为一种优选方案，所述单向dc/dc变换器控制单元包括：mppt控制单元、第一比较器、第二比较器、第三比较器、第一pi控制器、第二pi控制器、第三pi控制器、第一选择器，其中，
7、mppt控制单元的第一输入端和第二输入端分别接收光伏输出电压和光伏输出电流，并进行光伏最大功率跟踪计算，在其输出端输出光伏发电最大功率点电压至第一比较器的第一输入端；
8、第一比较器的第二端输入端接收光伏输出电压，第一比较器的输出端接至第一pi控制器，经第一pi控制器输出第一控制信号至第一选择器的第一输入端；
9、第二比较器第一输入端接收第一直流母线电压给定值，第二比较器的第二输入端接收直流母线电压值，第二比较的输出端接至第二pi控制器，经第二pi控制器输出第二控制信号至第一选择器的第二输入端；
10、第一选择器选择第一控制信号与第二控制信号中的较小值通过输出端输出至第三比较器的第一输入端，第三比较器的第二输入端接收光伏输出电流，第三比较器的输出端接至第三pi控制器，经第三pi控制器的输出稳压控制信号至单向dc/dc变换器完成直流母线的恒压控制。
11、作为一种优选方案，所述双向dc/dc变换器控制单元包括充电控制器、放电控制器；其中，
12、充电控制器，用于根据充电电压给定值、充电电流给定值，采用电压外环、限流环和电流内环控制方式，实现电池的充电控制；
13、放电控制器，用于根据放电电流给定值、第二直流母线电压给定值，采用电压外环、限流环和电流内环控制方式，实现电池的放电控制。
14、作为一种优选方案，所述充电控制器包括第四比较器、第五比较器、第六比较器、第四pi控制器、第五pi控制器、第六pi控制器、第二选择器；其中，
15、第四比较器的第一输入端接收充电电压给定值，第四比较器的第二输入端接收电池电压，第四比较器的输出端接至第四pi控制器，经第四pi控制器输出第三控制信号至第二选择器的第一输入端；
16、第五比较器的第一输入端接收充电电流给定值，第五比较器的第二输入端接收电池电流，第四比较器的输出端接至第五pi控制器，经第五pi控制器输出第四控制信号至第二选择器的第二输入端；
17、第二选择器选择第三控制信号与第四控制信号中的较小值输出至第六比较器的第一输入端，第六比较器的第二输入端接收双向dc/dc变换器电感电流，第六比较器的输出端接至第六pi控制器，经第六pi控制器输出充电控制信号至双向dc/dc变换器完成充电控制。
18、作为一种优选方案，所述放电控制器包括第七比较器、第八比较器、第九比较器、第七pi控制器、第八pi控制器、第九pi控制器、第三选择器；其中，
19、第七比较器的第一输入端接收第二直流母线电压给定值，第七比较器的第二输入端接收直流母线电压，第七比较器的输出端接至第七pi控制器，经第七pi控制器输出第五控制信号至第三选择器的第一输入端；
20、第八比较器的第一输入端接收放电电流给定值，第八比较器的第二输入端接收电池电流，第八比较器的输出端接至第八pi控制器，经第八pi控制器输出第六控制信号至第三选择器的第二输入端；
21、第三选择器选择第五控制信号与第六控制信号中的较小值输出至第九比较器的第一输入端，第九比较器的第二输入端接收双向dc/dc变换器电感电流，第九比较器的输出端接至第九pi控制器，经第九pi控制器输出放电控制信号至双向dc/dc变换器完成放电控制。
22、作为一种优选方案，所述双向dc/dc变换器控制单元还包括稳压控制器，用于实现电池充放电过程中对母线的稳压控制；所述稳压控制器包括第十比较器、第十p本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种户用光伏储能逆变器功率控制系统，所述户用光伏储能逆变器中，光伏组件通过单向DC/DC变换器连接到直流母线，电池通过双向DC/DC变换器连接到直流母线，双向DC/AC变换器直流侧和直流母线相连，交流测通过滤波电感和负载连接，同时交流测再通过并离网切换装置与电网相连，其特征在于，所述控制系统包括：
2.根据权利要求1所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述单向DC/DC变换器控制单元包括：MPPT控制单元、第一比较器、第二比较器、第三比较器、第一PI控制器、第二PI控制器、第三PI控制器、第一选择器，其中，
3.根据权利要求1所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述双向DC/DC变换器控制单元包括充电控制器、放电控制器；其中，
4.根据权利要求3所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述充电控制器包括第四比较器、第五比较器、第六比较器、第四PI控制器、第五PI控制器、第六PI控制器、第二选择器；其中，
5.根据权利要求4所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述放电控制器包括第
6.根据权利要求3～5任一项所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述双向DC/DC变换器控制单元还包括稳压控制器，用于实现电池充放电过程中对母线的稳压控制；所述稳压控制器包括第十比较器、第十PI控制器、第一限幅控制器、决策控制器，其中，
7.根据权利要求1所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述双向DC/AC变换器控制单元包括第十一比较器、第十二比较器、第十三比较器、第十四比较器、加法器、第十一PI控制器、第十二PI控制器、第十三PI控制器、第十四PI控制器、第二限幅控制器、第三限幅控制器、旋转变换单元，其中，
8.根据权利要求2所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述第一直流母线电压给定值随光伏输出电压调整，当光伏输出电压高于母线默认电压时，第一直流母线电压给定值设定为光伏输出电压加上第一预设电压，当光伏输出电压低于母线默认电压时，第一直流母线电压给定值设定为母线默认电压加上第一预设电压；其中，通过叠加第一预设电压，使得光伏通过单向DC/DC变换器升压后的直流母线电压高于电池通过双向DC/DC变换器升压后的母线电压。
9.根据权利要求5所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述第二直流母线电压给定值随光伏输出电压调整，当光伏输出电压高于母线默认电压时，第二直流母线电压给定值设定为光伏输出电压加上第二预设电压，当光伏输出电压低于母线默认电压时，第二直流母线电压给定值设定为母线默认电压加上第二预设电压，第二预设电压小于第一预设电压且第二直流母线电压给定值＜第一直流母线电压给定值，使得电池通过双向DC/DC变换器升压后母线电压低于光伏通过单向DC/DC变换器升压的母线电压，在能量充足时优先给负载供电，多余能量售卖给电网，光伏能量不足时再由电池和光伏给负载供电，多余能量售卖给电网。
10.根据权利要求6所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述第三直流母线电压给定值随光伏输出电压调整，当光伏输出电压高于母线默认电压时，第三直流母线电压给定值设定为光伏输出电压加上第三预设电压，当光伏输出电压低于母线默认电压时，第三直流母线电压给定值设定为母线默认电压，第三预设电压小于第二预设电压且第三直流母线电压给定值＜第二直流母线电压给定值＜第一直流母线电压给定值；
11.根据权利要求7所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述第四电流母线电压给定值随光伏输出电压调整，当光伏输出电压高于母线默认电压时，第四直流母线电压给定值设定为光伏输出电压加上第四预设电压，同时设定第五直流母线电压给定值设定为光伏输出电压减去第四预设电压；当光伏输出电压低于母线默认电压时，第三直流母线电压给定值设定为母线默认电压加上第四预设电压，同时设定第五直流母线电压给定值设定为母线默认电压减去第四预设电压，第四预设电压小于第三预设电压且第五直流母线电压给定值＜第三直流母线电压给定值＜第四直流母线电压给定值＜第二直流母线电压给定值＜第一直流母线电压给定值；
...【技术特征摘要】
1.一种户用光伏储能逆变器功率控制系统，所述户用光伏储能逆变器中，光伏组件通过单向dc/dc变换器连接到直流母线，电池通过双向dc/dc变换器连接到直流母线，双向dc/ac变换器直流侧和直流母线相连，交流测通过滤波电感和负载连接，同时交流测再通过并离网切换装置与电网相连，其特征在于，所述控制系统包括：
2.根据权利要求1所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述单向dc/dc变换器控制单元包括：mppt控制单元、第一比较器、第二比较器、第三比较器、第一pi控制器、第二pi控制器、第三pi控制器、第一选择器，其中，
3.根据权利要求1所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述双向dc/dc变换器控制单元包括充电控制器、放电控制器；其中，
4.根据权利要求3所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述充电控制器包括第四比较器、第五比较器、第六比较器、第四pi控制器、第五pi控制器、第六pi控制器、第二选择器；其中，
5.根据权利要求4所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述放电控制器包括第七比较器、第八比较器、第九比较器、第七pi控制器、第八pi控制器、第九pi控制器、第三选择器；其中，
6.根据权利要求3～5任一项所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述双向dc/dc变换器控制单元还包括稳压控制器，用于实现电池充放电过程中对母线的稳压控制；所述稳压控制器包括第十比较器、第十pi控制器、第一限幅控制器、决策控制器，其中，
7.根据权利要求1所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述双向dc/ac变换器控制单元包括第十一比较器、第十二比较器、第十三比较器、第十四比较器、加法器、第十一pi控制器、第十二pi控制器、第十三pi控制器、第十四pi控制器、第二限幅控制器、第三限幅控制器、旋转变换单元，其中，
8.根据权利要求2所述的户用光伏储能逆变器功率控制系统，其特征在于，所述第一直流母线电压给定值随光伏输出电压调整，当光伏输出电压高于母线默认电压时，第一直流母线电压给定值...
【专利技术属性】
技术研发人员：王肖兵，周春平，顾锦筛，郑尧，任会平，
申请(专利权)人：四川航电微能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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