一种基于高频磁耦合的多端口光伏储能混合发电系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于高频磁耦合的多端口光伏储能混合发电系统，包括光伏发电单元、蓄电池储能单元、功率变换单元和控制单元；所述光伏发电单元和蓄电池储能单元分别与功率变换单元并联，控制单元完成所述系统的能量调度管理。本发明专利技术采用多个光伏阵列串联结构，后级接有Boost升压电路，输入可扩展性强，直流母线电压等级较高；通过高频变压器进行电气隔离，相较于工频变压器体积大、笨重、造价高，采用高频变压器可使系统小巧、紧凑，同时降低成本；可输出高压直流电和三相工频交流电，可用于电动汽车充电站或配有直流充电桩的居民区等需要多种电源的场合。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种基于高频磁耦合的多端口光伏储能混合发电系统，包括光伏发电单元、蓄电池储能单元、功率变换单元和控制单元；所述光伏发电单元和蓄电池储能单元分别与功率变换单元并联，控制单元完成所述系统的能量调度管理。本专利技术采用多个光伏阵列串联结构，后级接有Boost升压电路，输入可扩展性强，直流母线电压等级较高；通过高频变压器进行电气隔离，相较于工频变压器体积大、笨重、造价高，采用高频变压器可使系统小巧、紧凑，同时降低成本；可输出高压直流电和三相工频交流电，可用于电动汽车充电站或配有直流充电桩的居民区等需要多种电源的场合。【专利说明】一种基于高频磁耦合的多端口光伏储能混合发电系统
本专利技术属于分布式新能源发电领域，具体涉及一种基于高频磁耦合的多端口光伏储能混合发电系统。
技术介绍
随着能源危机和环境问题日益突出，分布式新能源发电技术得到快速发展。分布式发电通常处于用户附近，即发即用，减少用户对电网供电的依赖，提高用户供电可靠性，同时也可降低输电线路损耗。 但是相比于传统发电技术，分布式新能源发电可控性差，具有随机性、间歇性和波动性等特点，并网运行会带来严重的电能质量问题，孤岛运行又降低用户供电可靠性。为了解决这些问题，分布式发电中普遍采用加入储能装置来抑制这种波动性和不确定性。以光伏发电为例，光伏发电具有清洁无噪声、安全可靠、无枯竭危险等优点，是目前最具发展前景的新能源发电技术之一。然而光伏出力受光照、温度、气候条件等影响，出力波动大，直接并网会恶化电能质量，需要加入蓄电池等储能装置来平滑这种随机出力波动，稳定输出功率。现有的光伏发电产品一般都为光伏/储能混合发电系统。 现有的光伏阵列和蓄电池输出电压一般都较低，需要经过升压单元才能实现并网或者供给本地负载使用。升压并网单元通常包括直流/直流变换器和直流/交流逆变器。直流/直流变换器主要实现升压功能，分为隔离型和非隔离型。非隔离型变换器所需器件较少，拓扑结构简单但升压范围有限，且不能实现电气隔离。隔离型变换器升压范围宽，可灵活匹配多个不同电压等级的输入和输出，且具备电气隔离功能。一般采用高频变压器进行隔离，可使变换器体积减小，结构紧凑。逆变器一般采用全桥电路，这种结构开关器件少，控制技术成熟，应用广泛。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于高频磁耦合的多端口光伏储能混合发电系统，要克服现有并网光伏发电系统可控性差、出力不稳定的特点，整合光伏发电和储能单元，实现稳定并网和匹配直流负载。 为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案: 本专利技术提供一种基于高频磁耦合的多端口光伏储能混合发电系统，所述系统包括光伏发电单元、蓄电池储能单元、功率变换单元和控制单元；所述光伏发电单元和蓄电池储能单元分别与功率变换单元并联，控制单元完成所述系统的能量调度管理。 所述光伏发电单元与蓄电池储能单元的能量在高压直流母线上耦合后通过功率变换单元输出给直流负载和电网。 所述光伏发电单元包括发电子模块、8008^升压电路和直流母线电容；多个发电子模块依次串联后，接入8000升压电路的输入端，8000升压电路的输出端接至直流母线电容01。 所述发电子模块包括光伏阵列？卩、全控器件\和二极管0 5； 所述8000升压电路包括滤波电感11、全控器件31和二极管01 ； 所述光伏阵列？乂、全控器件\和二极管0 5串联，形成「0。支路，多个,-0,支路依次串联后，一端连接滤波电感11，另一端连接全控器件31的发射极，所述滤波电感11的另一端连接全控器件51的集电极，并同时连接二极管01的阳极，所述二极管01的阴极连接直流母线电容的正极，全控器件51的发射极和连接直流母线电容的负极。 所述蓄电池储能单元包括蓄电池组和双向0(:/0(:变换器；能量从蓄电池组输出时，双向0(:/0(:变换器工作在8000状态；能量向蓄电池输入时，双向0(:/0(:变换器工作在8110^状态。 所述蓄电池组包括多个蓄电池，所述双向0(:/0(:变换器包括滤波电感12、全控器件32和全控器件33 ； 多个蓄电池串联后，一端连接滤波电感12，另一端连接全控器件33的发射极，所述接滤波电感匕的另一端连接全控器件32的发射极，并同时连接全控器件33的集电极，所述全控器件32的集电极连接直流母线电容的正极，所述全控器件33的发射极连接直流母线电容的负极。 所述蓄电池为铅酸电池或锂离子电池。 所述功率变换单元包括第一全桥变换器、三绕组变压器、第二全桥变换器、直流滤波电容02、第三全桥变换器、直流滤波电容03和三相全桥变换器；所述三绕组变压器包括一个原边绕组和两个副边绕组；所述第一全桥变换器、第二全桥变换器和第三全桥变换器均为0桥变换器。 直流母线电容经第一全桥变换器与三绕组变压器的原边绕组相连，三绕组变压器的一个副边绕组连接第二全桥变换器，第二全桥变换器经直流滤波电容02连接至三相全桥变换器，所述三相全桥变换器输出三相工频交流电，通过IX滤波器与电网相连；三绕组变压器的另一个副边绕组连接第三全桥变换器，所述第三全桥变换器经直流滤波电容03输出高压直流电，供给直流负载。 所述控制单元包括信号采集单元、数字信号微处理器和控制信号驱动单元； 所述信号采集单元用于采集模拟信息，并将采集的模拟信息转化为数字信息发送给数字信号微处理器；所述模拟信息包括各个电容两端电压、光伏阵列总的输出电压和电流、蓄电池组充放电电流、电网电压以及第三全桥变换器输出电流； 所述数字信号微处理器接收信号采集单元发送的数字信息，输出各全控器件的脉宽调制信号和辅助控制信号给所述控制信号驱动单元； 所述控制信号驱动单元接收数字信号微处理器输出的脉宽调制信号和辅助控制信号，输出相应脉冲电压，以驱动各个全控器件导通或者关断，维持各个直流滤波电容电压平衡，并维持电网侧输入功率因数为1。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于: 1.本专利技术采用多个光伏阵列串联结构，后级接有8000升压电路，输入可扩展性强，直流母线电压等级较高； 2.通过高频变压器进行电气隔离，相较于工频变压器体积大、笨重、造价高，采用高频变压器可使系统小巧、紧凑，同时降低成本； 3.系统可输出高压直流电和三相工频交流电，可用于电动汽车充电站或配有直流充电粧的居民区等需要多种电源的场合。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术实施例中基于高频磁耦合的多端口光伏储能混合发电系统结构图； 图2是本专利技术实施例中蓄电池储能单元控制策略示意图； 图3是本专利技术实施例中三相全桥逆变器控制策略示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。 如图1，本专利技术提供一种基于高频磁耦合的多端口光伏储能混合发电系统，所述系统包括光伏发电单元、蓄电池储能单元、功率变换单元和控制单元；所述光伏发电单元和蓄电池储能单元分别与功率变换单元并联，控制单元完成所述系统的能量调度管理。 所述光伏发电单元与蓄电池储能单元的能量在高压直流母线上耦合后通过功率变换单元输出给直流负载和电网。 所述光伏发电单元包括发电子模块、8008^升压电路和直流母线电容；多个发电子模块依次串联后，接入8000升压电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高频磁耦合的多端口光伏储能混合发电系统，其特征在于：所述系统包括光伏发电单元、蓄电池储能单元、功率变换单元和控制单元；所述光伏发电单元和蓄电池储能单元分别与功率变换单元并联，控制单元完成所述系统的能量调度管理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建林，樊辉，徐少华，李蓓，惠东，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11