[發明專利]市電網絡和光伏組件組成的復合電源系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201310475953.9
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103501020A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 龍波;胡天友;李迅波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J1/10;H02J9/06
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于太陽能光伏技術領域，涉及太陽能光伏發電與市電復合供電技術，尤其涉及一種市電網絡和太陽能光伏組件組成的復合電源系統以及該系統的控制方法。?

背景技術

隨著社會經濟的發展，人們對能源的需求越來越大，化石能源等不可再生能源正日益枯竭，并在使用時所造成的環境污染日益嚴重。與此同時，作為清潔并可再生能源的太陽能逐步成為焦點，其低成本、高效率的利用技術也成為領域內的技術研究熱點。太陽能的利用方式很多，其中太能光伏發電是一項主要并已成熟的技術，核心在于通過太陽能光伏電池將太陽能轉換為電能直接加以利用。太陽能光伏電池的最大特性是外特性曲線隨光強和溫度的變化而變化，為了能夠最大限度地利用太陽能（提高光電轉換效率），需要與之相連的直流變換器能時刻控制太陽能光伏電池的輸出，使其工作在最大功率點附近。?

但是，由于光照強度空間分布不均并隨時間變化等不穩定因素的存在（比如南方和北方、白天和夜間等），目前提出的太陽能單獨供電系統無法保證負載持續穩定地工作，直接影響到光伏技術的推廣應用。為了在保證負載穩定工作的前提下充分地使用太陽能，有人提出了增加輔助電源的方案（即太陽能與市電聯合供電系統），其中輔助電源用于在太陽能光伏無法滿足負載供電需要時補充該部分不足的電能。?

太陽能與市電聯合供電系統選擇市電作為補充能源，由太陽能光伏與市電聯合為負載供電，可參見專利（專利號201010263033.7）。該系統通常由光伏電池、市電電源、DC-DC變換器和功率因數校正變換器組成，針對存在兩個供電電源問題，制定能量管理控制方案保證兩個電源能協調工作，根據太陽能電池和負載的工作狀態，確定控制系統合適的工作方式，以此來控制系統的能量流動。例如專利號為201010263033.7的發明專利所公開的一種太陽能光伏與市電聯合供電系統及其控制方法。該方案的聯合供電系統實現了太陽能光伏電池陣列發電不足以提供負載所需電能時又市電電源自動補充以保證負載工作的功能。但是在實際應用中，通常會因為光照強度增加或者負責功率降低而出現光伏電池陣列發電過剩的情況，如果采用上述聯合供電系統，這部分過剩的電能將被浪費掉。?

發明內容

本發明為了解決現有的太陽能和市電聯合供電系統不能有效利用光伏陣列所發的過剩電能的不足，提出了一種市電和太陽能光伏組件組成的復合電源系統以及該復合電源系統的控制方法。?

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：市電網絡和光伏組件組成的復合電源系統，?包括光伏陣列和市電網絡，其特征在于，光伏陣列輸出依次連接單相DC/AC變換器、高頻變壓器和整流橋，市電網絡依次連接單相AC/DC?PWM整流器和雙向DC/DC斬波器，整流橋的輸出端與雙向DC/DC斬波器的輸出端并聯。?

進一步的，所述光伏陣列的輸出端連接有濾波電容器。所述輸出端串接有保護二極管。?

進一步的，所述雙向DC/DC斬波器和整流橋的輸出端連接有濾波電路，所述濾波電路具體為LC濾波器。?

進一步的，所述整流橋具體為單相不可控二極管整流橋。?

進一步的，所述單相AC/DC?PWM整流器為雙向單位功率因數AC/DC?PWM可控整流/逆變器。?

一種控制上述復合電源系統的方法，其特征在于，包括步驟：?

a、計算負載功率P_Load和光伏陣列最大輸出功率P_PV；?

b、監控式P_Load-P_PV的值，若值大于0執行步驟c，等于0執行步驟d，小于0執行步驟e；?

c、控制光伏陣列以最大輸出功率向負載供電，市電網絡同時輸出功率值P_Load-P_PV補充，然后返回步驟b；?

d、控制光伏陣列以最大輸出功率向負載供電，同時切斷市電網絡供電回路，然后返回步驟b；?

e、控制光伏陣列以功率值P_Load向負載供電，同時以功率值P_PV-P_Load向市電網絡饋電，然后返回步驟b。?

其中，步驟c的控制過程如下：?

c1、采用SPWM控制單相DC/AC變換器以跟蹤光伏陣列的最大功率點，同時通過控制市電網絡回路的雙向DC/DC斬波器實現市電網絡以功率值P_Load-P_PV輸出向負載；?

c2、單相DC/AC變換器的輸出信號依次經過高頻變壓器隔離升壓和整流橋整流后輸出向負載。?