[發(fā)明專利]一種基于高頻磁耦合的多端口光伏儲(chǔ)能混合發(fā)電系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410816617.0
• 申請(qǐng)日: 2014-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN104467017A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建林;樊輝;徐少華;李蓓;惠東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;中國(guó)電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J7/35;H02M7/5387
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

1.一種基于高頻磁耦合的多端口光伏儲(chǔ)能混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括光伏發(fā)電單元、蓄電池儲(chǔ)能單元、功率變換單元和控制單元；所述光伏發(fā)電單元和蓄電池儲(chǔ)能單元分別與功率變換單元并聯(lián)，控制單元完成所述系統(tǒng)的能量調(diào)度管理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻磁耦合的多端口光伏儲(chǔ)能混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述光伏發(fā)電單元與蓄電池儲(chǔ)能單元的能量在高壓直流母線上耦合后通過功率變換單元輸出給直流負(fù)載和電網(wǎng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于高頻磁耦合的多端口光伏儲(chǔ)能混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述光伏發(fā)電單元包括發(fā)電子模塊、Boost升壓電路和直流母線電容C1；多個(gè)發(fā)電子模塊依次串聯(lián)后，接入Boost升壓電路的輸入端，Boost升壓電路的輸出端接至直流母線電容C1。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于高頻磁耦合的多端口光伏儲(chǔ)能混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述發(fā)電子模塊包括光伏陣列PV、全控器件S_p和二極管D_p；

所述Boost升壓電路包括濾波電感L1、全控器件S1和二極管D1；

所述光伏陣列PV、全控器件S_p和二極管D_p串聯(lián)，形成PV-S_p-D_p支路，多個(gè)PV-S_p-D_p支路依次串聯(lián)后，一端連接濾波電感L1，另一端連接全控器件S1的發(fā)射極，所述濾波電感L1的另一端連接全控器件S1的集電極，并同時(shí)連接二極管D1的陽(yáng)極，所述二極管D1的陰極連接直流母線電容C1的正極，全控器件S1的發(fā)射極和連接直流母線電容C1的負(fù)極。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于高頻磁耦合的多端口光伏儲(chǔ)能混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述蓄電池儲(chǔ)能單元包括蓄電池組和雙向DC/DC變換器；能量從蓄電池組輸出時(shí)，雙向DC/DC變換器工作在Boost狀態(tài)；能量向蓄電池輸入時(shí)，雙向DC/DC變換器工作在Buck狀態(tài)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于高頻磁耦合的多端口光伏儲(chǔ)能混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述蓄電池組包括多個(gè)蓄電池，所述雙向DC/DC變換器包括濾波電感L2、全控器件S2和全控器件S3；

多個(gè)蓄電池串聯(lián)后，一端連接濾波電感L2，另一端連接全控器件S3的發(fā)射極，所述接濾波電感L2的另一端連接全控器件S2的發(fā)射極，并同時(shí)連接全控器件S3的集電極，所述全控器件S2的集電極連接直流母線電容C1的正極，所述全控器件S3的發(fā)射極連接直流母線電容C1的負(fù)極。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于高頻磁耦合的多端口光伏儲(chǔ)能混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述蓄電池為鉛酸電池或鋰離子電池。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻磁耦合的多端口光伏儲(chǔ)能混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述功率變換單元包括第一全橋變換器、三繞組變壓器、第二全橋變換器、直流濾波電容C2、第三全橋變換器、直流濾波電容C3和三相全橋變換器；所述三繞組變壓器包括一個(gè)原邊繞組和兩個(gè)副邊繞組；所述第一全橋變換器、第二全橋變換器和第三全橋變換器均為H橋變換器。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于高頻磁耦合的多端口光伏儲(chǔ)能混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：直流母線電容C1經(jīng)第一全橋變換器與三繞組變壓器的原邊繞組相連，三繞組變壓器的一個(gè)副邊繞組連接第二全橋變換器，第二全橋變換器經(jīng)直流濾波電容C2連接至三相全橋變換器，所述三相全橋變換器輸出三相工頻交流電，通過LC濾波器與電網(wǎng)相連；三繞組變壓器的另一個(gè)副邊繞組連接第三全橋變換器，所述第三全橋變換器經(jīng)直流濾波電容C3輸出高壓直流電，供給直流負(fù)載。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高頻磁耦合的多端口光伏儲(chǔ)能混合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述控制單元包括信號(hào)采集單元、數(shù)字信號(hào)微處理器和控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元；

所述信號(hào)采集單元用于采集模擬信息，并將采集的模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息發(fā)送給數(shù)字信號(hào)微處理器；所述模擬信息包括各個(gè)電容兩端電壓、光伏陣列總的輸出電壓和電流、蓄電池組充放電電流、電網(wǎng)電壓以及第三全橋變換器輸出電流；

所述數(shù)字信號(hào)微處理器接收信號(hào)采集單元發(fā)送的數(shù)字信息，輸出各全控器件的脈寬調(diào)制信號(hào)和輔助控制信號(hào)給所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元；

所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)單元接收數(shù)字信號(hào)微處理器輸出的脈寬調(diào)制信號(hào)和輔助控制信號(hào)，輸出相應(yīng)脈沖電壓，以驅(qū)動(dòng)各個(gè)全控器件導(dǎo)通或者關(guān)斷，維持各個(gè)直流濾波電容電壓平衡，并維持電網(wǎng)側(cè)輸入功率因數(shù)為1。