[發明專利]一種混合式的電路拓撲結構

在審

• 申請號: 201510688315.4
• 申請日: 2015-10-21
• 公開（公告）號: CN105186672A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 朱軍衛;張俊
• 申請（專利權）人: 上海正泰電源系統有限公司
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;金麗琍

技術領域

本發明涉及一種混合式的電路拓撲結構，屬于電力電子技術領域。

背景技術

光伏發電與電池儲能配合使用，能夠實現穩定可靠的電力輸出，既能夠解決偏遠地區的用電問題，又能夠有效的滿足發達地區的用電缺口，減少碳排放，改善空氣污染。所以，混合式的系統逐漸興起，受到廣泛關注。

在光伏、儲能混合輸入的系統中，混合式的逆變器是實現穩定可靠的電力輸出的關鍵因素。目前的混合式的逆變器通常采用的電路結構如圖1所示，是在現有的兩級式的光伏逆變器的基礎上，增加一個帶MPPT(最大功率跟蹤)的光伏充電器。其中光伏電池板給電池充電由一級Buck電路完成，電池放電由兩級電路結構完成(Boost升壓電路+INV逆變電路)，電池的充放電綜合效率高，但是，光儲混合輸入的系統中，大部分時間工作在光伏單獨給電網或者負載供電的模式，圖1的電路結構，在光伏給電網供電時，通過三級的電路結構完成此功能(Buck電路+Boost升壓電路+INV逆變電路)，發電效率非常低。同時，三級的工作模式也使得系統控制變得比較復雜，不容易穩定工作。

圖2是另一種混合式的逆變器通常采用的電路結構，是在現有的多MPPT兩級式的光伏逆變器的基礎上，將其中一個Boost升壓電路更改為雙向變換器。其中，光伏電池板單獨給電網或者負載供電時，僅有兩級電路結構組成(Boost升壓電路+INV逆變電路)，發電效率高。但是，光伏電池板給電池充電有兩級電路組成(Boost升壓電路+Buck降壓電路)，電池放電也有兩級電路結構(Boost升壓電路+INV逆變電路)，電池充放電綜合效率比較低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用于光伏、儲能混合輸入系統的，能夠同時實現光伏發電高效率以及電池充放電高的綜合轉換效率，同時控制方式比較簡單的混合式的電路拓撲結構。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種混合式的電路拓撲結構，其特征在于：包括升壓變換器，光伏電池板與升壓變換器的輸入相連，升壓變換器輸出與直流母線相連接；電池與雙向變換器的輸入端相連，雙向變換器的輸出通過電子開關與直流母線相連接；光伏電池板的正極與二極管D1的陽極連接，二極管D1的陰極與電子開關連接；逆變器直流側與直流母線相連接，逆變器的交流側與電網以及負載連接。

優選地，所述電子開關為二極管D2，二極管D2的陽極與所述雙向變換器及二極管D1的陽極連接，二極管D2的陰極與所述直流母線連接。

優選地，所述光伏電池板通過二極管D1以及雙向變換器對電池進行充電；電池通過雙向變換器、二極管D2以及逆變器，對電網以及負載進行放電；光伏電池板通過升壓變換器以及逆變器，對電網以及負載提供能量；逆變器統一協調電池充放電的功率以及光伏電池板的輸出功率。

優選地，所述電子開關為雙向電子開關Q1。

優選地，所述雙向電子開關Q1為帶反并聯二極管的MOSFET管，MOSFET管的源極與所述二極管D1的陰極及所述雙向變換器連接，MOSFET管的漏極與所述直流母線連接。

優選地，所述光伏電池板通過二極管D1以及雙向變換器對電池進行充電，在此過程中關斷MOSFET管，此時光伏電池板通過升壓變換器以及逆變器，對電網以及負載也可以提供能量；通過雙向變換器、MOSFET管以及逆變器對電池進行放電，在此過程中導通MOSFET管。

優選地，導通MOSFET管，也可以由電網通過逆變器、MOSFET管、雙向變換器對電池進行充電。

優選地，所述雙向電子開關Q1為帶反并聯二極管的IGBT管，IGBT管的發射機極與所述二極管D1的陰極及所述雙向變換器連接；IGBT管的集電極與所述直流母線連接。

優選地，所述光伏電池板通過IGBT管以及雙向變換器對電池進行充電，在此過程中關斷IGBT管，此時光伏電池板通過升壓變換器以及逆變器，對電網以及負載也可以提供能量；通過雙向變換器、IGBT管以及逆變器對電池進行放電，在此過程中導通IGBT管。

優選地，導通IGBT管，也可以由電網通過逆變器、IGBT管、雙向變換器對電池進行充電。

本發明提供的電路拓撲結構，實現了光伏電池板給電池充電僅有一級電路，電池充放電綜合效率得到了有效的提升。同時，光伏電池板單獨給電網或者負載供電時，僅由兩級電路結構組成(Boost升壓電路+INV逆變電路)，發電效率高，實現了混合式逆變器各個工作模式效率的最優。能夠有效提高系統的轉換效率，提高多種輸入的電力電子系統的功率密度，同時降低系統的成本。

附圖說明