[發明專利]一種太陽能與電能雙向變換系統

有效

• 申請號: 201110150723.6
• 申請日: 2011-06-07
• 公開（公告）號: CN102215012A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 朱昌亞;洪光岱;郭志華;湯能文;李松
• 申請（專利權）人: 天寶電子（惠州）有限公司
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00;H02M7/66;H02M7/797;H02J3/38;H02J3/28;H02J3/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 任海燕

技術領域

本發明涉及一種同時具備太陽能光伏并網發電、離網放電、儲能充電及無功補償功能的新型雙向變換系統。

背景技術

當今社會，經濟飛速發展，有限的資源，愈發難以應對無限擴張的能源需求，而能源過分使用也導致環境問題越來越為嚴重。太陽能資源因其廉價、綠色環保等特點，也逐漸成為開發的重點，而現有的太陽能逆變設備功能較為單一，基本為單獨并網發電電、單獨離網放電、單獨充電等功能，不能做到在高效率的前提下實現并網、離網、儲能充電、無功補償等功能的一體化。

發明內容

本發明為了解決上述技術不足之處，提供了一種高集成度和高效率的集并網、離網、儲能充電、無功補償等功能為一體的雙向變換系統。

為解決上述問題，本發明采取的技術方案為：提供一種太陽能與電能雙向變換系統，包括：

太陽能光伏電池陣列，由多組太陽能電池板串并聯組成，用于吸取太陽能量將太陽能轉換成電能并通過直流母線輸出；

儲能單元，通過DC/DC單元接入直流母線進而與太陽能光伏電池陣列連接，同時也通過直流母線與逆變單元連接；

逆變單元，采用具有雙向逆變功能的橋式逆變電路，依次通過濾波單元、升壓單元連接交流電網及負載，受控制電路控制實現電能在太陽能光伏電池陣列與交流電網、儲能單元與交流電網之間的轉換存儲或使用；

DC/DC單元，采用具有Boost/Buck功能的雙向DC/DC變化模塊，受控制單元控制，實現電能在太陽能光伏電池陣列與儲能單元之間、逆變單元與儲能單元之間的轉換存儲或使用；

數據采集單元，包括分別用于對直流母線、儲能單元、交流電網的電壓、電流進行采集的電壓傳感器及電流傳感器，并將采集到的信號控制單元；

控制單元，其接收到數據采集單元采集的信號進而控制DC/DC單元、逆變單元工作狀態實現系統不同工作模式的切換。

具體的，所述DC/DC單元包括絕緣柵雙極晶體管Q1、Q2及其續流二極管D1、D2；所述晶體管Q1、Q2串聯，柵極受控制單元輸出的PWM信號控制實現DC/DC單元的升壓/降壓功能。

具體的，所述逆變單元采用三相全橋逆變電路，所述三相全橋逆變電路包括六個功率開關管Q3-Q8及分別與六個功率開關管反向并聯的二極管D3-D8；六個功率開關管兩兩串聯構成一組開關，串聯后的三組開關并聯，每組開關中兩個開關的連接點依次連接濾波單元、升壓單元，由升壓單元連接交流電網，引入電網交流信號或將逆變產生的電壓并入電網供給負載。

優選的，所述太陽能光伏電池陣列輸出端通過保護二極管連接直流母線，太陽能光伏電池陣列輸出端連接二極管正極。

優選的，所述DC/DC單元輸出端通過濾波電路連接儲能單元。

優選的，所述儲能單元及太陽能光伏電池陣列通過第一可控開關B1連接逆變單元。

優選的，所述升壓單元通過第二可控開關B2連接交流電網。

優選的，所述升壓單元通過第三可控開關B3連接用電負載。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

（1）本發明所述系統具有六種工作模式，能夠實現能量的多種轉換，應用靈活；

（2）本系統采用雙向DC/DC(Boost-Buck)變換模塊,可兼容較寬范圍等級電壓的儲能裝置；

（3）本系統中加入APFC功能，可對自動整流-降壓充電的功率因數進行校正，有效提高對儲能單元的充電效率；

(4)本系統能夠針對局部較差的交流電網進行無功補償。

附圖說明

圖1為本發明所述系統原理組成示意框圖；

圖2為本發明所述系統電路原理示意圖；

圖3為所述系統第一種工作模式即太陽能光伏陣列向電網并網發電的功能框圖；

圖4為所述系統第二種工作模式即儲能單元向電網并網發電的功能框圖；

圖5為所述系統第三種工作模式即太陽能光伏電池陣列單獨向儲能單元充電或充電且并網發電的功能框圖；

圖6為所述系統第四種工作模式即交流電網整流后為儲能電池進行充電的功能框圖；

圖7為所述系統第五種工作模式即在電網故障或切離時，系統向負載供電實現離網帶載功能功能框圖；

圖8為所述系統第六種工作模式即局部電網質量較差時，本系統作為APF對電網電壓進行無功補償的功能框圖；

圖9為所述系統的控制單元根據采樣信號計算得到的三相調制波的仿真波形，及所述系統控制單元A相的調制波與載波經過比較后產生驅動逆變單元開關管工作的PWM信號的仿真波形。

具體實施方法：