[發(fā)明專利]一種新型微型光儲(chǔ)變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510001599.5
• 申請(qǐng)日: 2015-08-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104506066A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張濤;陳世明;劉寶龍;查亞兵;雷洪濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M7/49
• 分類號(hào): H02M7/49;H02J3/38
• 代理公司: 國(guó)防科技大學(xué)專利服務(wù)中心 43202
• 代理人: 郭敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，是涉及一種微型光伏儲(chǔ)能變換器。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電因其清潔、安全、便利、高效、豐富、廣泛等特點(diǎn)，已成為世界各國(guó)普遍關(guān)注和重點(diǎn)發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，成為了最具發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉础?/p>

近期的研究表明，引起光伏電池組件特性不一致的原因有很多，其中包括生產(chǎn)制造因素和環(huán)境因素，其中生產(chǎn)制造因素主要包括：生產(chǎn)工藝、自身衰減和老化程度等；環(huán)境因素主要包括：云層、落葉、溫度、安裝傾角和方位角等。針對(duì)這些問(wèn)題，研究人員在集中式最大功率跟蹤的基礎(chǔ)上提出了一種如圖1所示的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。如圖1所示，該系統(tǒng)由N個(gè)DC/DC變換器(111、112、……11N)、N塊光伏電池組件(121、122、……12N)以及集中式逆變器13組成。在此系統(tǒng)內(nèi)，N個(gè)DC/DC變換器串聯(lián)形成DC/DC變換器串聯(lián)組，由于每塊光伏電池組件都通過(guò)單獨(dú)的DC/DC變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的變換和最大功率跟蹤，因而能有效地提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量。

但如圖1所示的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)依然存在著一些問(wèn)題，當(dāng)出現(xiàn)陰影時(shí)，由于DC/DC變換器串聯(lián)連接在發(fā)電系統(tǒng)中，因而DC/DC變換器的輸出電流需要保持一致。在DC/DC變換器串聯(lián)組整體輸出電壓不變的情況下，陰影遮擋的DC/DC變換器的輸出電壓下降，無(wú)陰影遮擋的DC/DC變換器輸出電壓升高。無(wú)陰影遮擋的DC/DC變換器輸出電壓的升高將導(dǎo)致其偏離光伏電池組件的最大功率點(diǎn)，這將導(dǎo)致能量的損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的是：在背景技術(shù)中所公布的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中，陰影遮擋的DC/DC變換器的輸出狀態(tài)會(huì)影響到無(wú)陰影遮擋的DC/DC變換器的輸出狀態(tài)，從而導(dǎo)致分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量下降的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新型微型光儲(chǔ)變換器。

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的微型光儲(chǔ)變換器可應(yīng)用于如圖2所示的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)中。如圖2所示，本發(fā)明微型光儲(chǔ)變換器在使用時(shí)通過(guò)光伏電池組件接口(PV+、PV-)與光伏電池組件相連，通過(guò)蓄電池組接口(BAT+、BAT-)與蓄電池組相連，通過(guò)直流母線接口(LINE+、LINE-)與直流母線相連。N個(gè)微型光儲(chǔ)變換器串聯(lián)形成微型光儲(chǔ)變換器串聯(lián)組。當(dāng)光伏電池組件由于云層、落葉等遮擋出現(xiàn)陰影而導(dǎo)致其輸出功率下降時(shí)，蓄電池組能迅速補(bǔ)償其功率不足，以穩(wěn)定微型光儲(chǔ)的整體輸出功率，使得如圖2所示的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的各微型光儲(chǔ)變換器的工作的獨(dú)立運(yùn)行、自主可控，從而減少了能量損失，提高了能量轉(zhuǎn)換效率。

本發(fā)明所述的新型微型光儲(chǔ)變換器由電力電子變換單元以及控制單元組成。本發(fā)明中所述功率開(kāi)關(guān)管均為N溝道型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(N-MOSFET)，功率開(kāi)關(guān)管的第一端為N-MOSFET的柵極，功率開(kāi)關(guān)管第二端為N-MOSFET的漏極，功率開(kāi)關(guān)管第三端為N-MOSFET的源極。

所述光伏側(cè)電容C_PV、蓄電池組側(cè)電容C_BAT、直流母線側(cè)電容C_LINE為鉭電解電容或鋁電解電容，選擇電容時(shí)應(yīng)該依據(jù)各電容兩端的電壓信號(hào)幅值的大小及其紋波峰-峰值的大小和頻率來(lái)選取。即滿足等式：

其中V₁為電容(包括C_PV、C_BAT、C_LINE)兩端電壓的電壓信號(hào)平均值、V_r1為V₁中紋波的大小、f_r1為電壓紋波頻率的大小、P是新型微型光儲(chǔ)變換器的額定功率。C_PV或C_BAT或C?_LINE的耐壓值應(yīng)為1.2V₁。

電力電子變換單元由光伏變換模塊、高頻變壓器T1和蓄電池組變換模塊組成。

光伏變換模塊由光伏側(cè)電容C_PV、第二功率開(kāi)關(guān)管Q2、第一功率開(kāi)關(guān)管Q1以及第一電容C1組成。

光伏側(cè)電容C_PV的正極既連接到第二功率開(kāi)關(guān)管Q2的第二端，又與光伏電池組件接口的正端(PV+)相連；光伏側(cè)電容C_PV的負(fù)極既連接到的第一功率開(kāi)關(guān)管Q1的第三端，又與光伏電池組件接口的負(fù)端(PV-)相連。

第二功率開(kāi)關(guān)管Q2第二端既連接到光伏側(cè)電容C_PV的正極，又與高頻變壓器T1原級(jí)繞組的同名端相連，第二功率開(kāi)關(guān)管Q2第三端與第一電容C1的一端相連。