变流器、光伏发用电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种变流器、光伏发用电系统及其控制方法。其中，变流器包括：升压模块，用于连接太阳能电池阵列；整流逆变并网模块，用于连接公用电网；变流器直流母线，连接在升压模块与整流逆变并网模块之间，其中，变流器直流母线上具有母线接口，用于连接用电负载的负载直流母线；以及控制器，与升压模块和整流逆变并网模块均相连接，用于通过升压模块控制太阳能电池阵列的输出功率，并控制整流逆变并网模块处于逆变状态或整流状态。通过本发明专利技术，解决了现有技术中光伏发用电系统能量流动方向单一的问题，实现了控制能量在变流器和电网之间的双向流动，并达到了保证用电负载在电网断电情况下正常运行的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏
，具体而言，涉及一种。
技术介绍
图1是现有技术中光伏发用电系统的示意图，如图1所示，整个系统主要包括太阳能电池阵列10、光伏逆变器20’、公用电网30和用电负载40，其中，光伏逆变器20’ 一般包括斩波模块(即，DC/DC模块)21、逆变并网模块22，、连接斩波模块21和逆变并网模块22的逆变器直流母线23’和控制器24。此种结构的光伏发用电系统的特点是:a)其功能是把太阳能电池阵列产生的直流电逆变回到公用电网，用电负载再就近从电网取电，用电负载包括空调、冰箱、仪器等各种各样的用电设备。b)光伏逆变器中的DC/DC模块，也即直流电变直流电模块，主要实现对太阳能电池阵列的最大功率追踪(MPPT) ；DC/AC逆变并网模块，也即直流电变交流电模块，把从太阳能电池阵列输出的能量逆变回公用电网；控制器，主要产生DC/DC模块和DC/AC逆变并网模块的PWM控制信号。此种光伏发用电系统存在以下缺点:I)能量流动方向单一。能量只能经光伏逆变器流入电网，不能从电网流入光伏逆变器。2)使用此光伏逆变器的太阳能用电系统效率较低。太阳能电池阵列发电的目的主要提供给用电负载系统使用，而其发的电先是经过DC/AC逆变并网模块逆变回电网，增加了逆变损耗。再者，用电负载从公共电网取电，需要经AC/DC模块整流成直流电，从而增加了整流损耗，加之，能量在电网中流动时因导线发热增加了发热损耗。3)光伏逆变器无法直接接用电负载。由于太阳能电池阵列的瞬间输出功率受气候影响较大，当输出功率出现瞬间跌落时，会导致用电负载出现器件烧坏或各种异常保护。4)公用电网断电情况下，用电负载无法运行。如果公用电网断电，光伏逆变器必须切断其与公用电网的连接，否则从太阳能电池板输入的电能，经光伏逆变器逆变回电网后会造成触电的安全隐患。因此，用电负载也无法得电运行。5 )用电负载从公共电网取电的是交流电，其按50/60HZ频率变化，方向有正负之分，快速变化的交流电会带来电磁干扰(辐射、传导)等问题，对其本身和其它的用电设备的工作性能带来一定的影响。针对相关技术中光伏发用电系统能量流动方向单一的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种，以解决现有技术中光伏发用电系统能量流动方向单一的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供了一种变流器。根据本专利技术的变流器包括:升压模块，用于连接太阳能电池阵列；整流逆变并网模块，用于连接公用电网；变流器直流母线，连接在升压模块与整流逆变并网模块之间，其中，变流器直流母线上具有母线接口，用于连接用电负载的负载直流母线；以及控制器，与升压模块和整流逆变并网模块均相连接，用于通过升压模块控制太阳能电池阵列的输出功率，并控制整流逆变并网模块处于逆变状态或整流状态。进一步地，变流器还包括:供电模块，输入端连接至变流器直流母线，输出端与升压模块和整流逆变并网模块均相连接。进一步地，变流器还包括:检测电路，与变流器直流母线、负载直流母线均相连接，用于检测太阳能电池阵列的输出功率和用电负载的消耗功率，其中，控制器与检测电路相连接，用于根据输出功率和消耗功率的大小，控制整流逆变并网模块处于逆变状态或整流状态。进一步地，整流逆变并网模块包括智能功率模块IPM，控制器包括:第一加法器，正相输入端接收变流器直流母线的电压参考值，反相输入端接收变流器直流母线的实时电压值；第一调节器，输入端与第一加法器的输出端相连接，用于对电压参考值和实时电压值的差值进行比例积分微分调节，得到功率参考值；第一乘法器，第一输入端与第一调节器的输出端相连接，第二输入端用于接收来自公用电网的实时相电压值，用于将功率参考值与实时相电压值进行处理，得到相电流参考值；第二加法器，正相输入端与第一乘法器的输出端相连接，反相输入端接收来自公用电网的实时相电流值；第二调节器，输入端与第二加法器的输出端相连接，用于将相电流参考值与实时相电流值的差值进行比例积分微分调节；第三加法器，第一正相输入端与第二调节器的输出端相连接，第二正相输入端用于接收实时相电压值；变换器，与第三加法器的输出端相连接，用于对第三加法器的输出结果进行变换，得到实时相电压的相电压参考值；以及第一比较器，第一输入端与变换器的输出端相连接，第二输入端用于接收预设载波，输出端与智能功率模块IPM相连接，用于产生智能功率模块IPM的控制信号。进一步地，整流逆变并网模块包括智能功率模块IPM，控制器包括:第四加法器，正相输入端接收变流器直流母线的电压参考值，反相输入端接收变流器直流母线的实时电压值；第三调节器，输入端与第四加法器的输出端相连接，用于对电压参考值和实时电压值的差值进行比例积分调节，得到功率参考值；第二乘法器，第一输入端接收输出功率和消耗功率的差值，第二输入端与第三调节器的输出端相连接，第三输入端接收来自公用电网的实时相电压值，用于输出相电流参考值；第五加法器，正相输入端与第二乘法器的输出端相连接，反相输入端接收来自公用电网的实时相电流值；第四调节器，与第五加法器的输出端相连接，用于将相电流参考值与实时相电流值的差值进行比例积分调节；以及第二比较器，第一输入端与第四调节器的输出端相连接，第二输入端用于接收预设载波，输出端与智能功率模块IPM相连接，用于产生智能功率模块IPM的控制信号。进一步地，升压模块包括功率开关器件，其中，控制器通过控制功率开关器件的导通或关断时长，控制太阳能电池阵列的输出功率。进一步地，变流器还包括:第一滤波器，连接在太阳能电池阵列与升压模块之间；和/或第二滤波器，连接在公用电网与整流逆变并网模块之间。进一步地，第一滤波器为EMI滤波器，第二滤波器为LCL滤波器。进一步地，变流器还包括:冷却模块，用于对变流器进行散热。为了实现上述目的，根据本专利技术的第二方面，提供了一种光伏发用电系统。根据本专利技术的光伏发用电系统包括:太阳能电池阵列；变流器，连接在太阳能电池阵列与公用电网之间，并具有变流器直流母线、通过变流器直流母线相连接的升压模块和整流逆变并网模块、以及与升压模块和整流逆变并网模块均相连接的控制器，其中，控制器用于通过升压模块调节太阳能电池阵列的输出功率，并控制整流逆变并网模块处于逆变状态或整流状态；负载直流母线，连接至变流器直流母线；以及用电负载，与负载直流母线相连接。进一步地，光伏发用电系统还包括:汇流单元，连接在太阳能电池阵列与变流器之间。进一步地，变流器包括断电检测模块，其中，在断电检测模块检测出公用电网断电的情况下，变流器切断与公用电网之间的连接。进一步地，变流器的数量为多个，多个变流器包括主变流器和从变流器，主变流器与从变流器通过CAN总线连接，并均与控制器相连接。为了实现上述目的，根据本专利技术的第三方面，提供了一种光伏发用电系统的控制方法。其中，光伏发用电系统包括太阳能电池阵列、公用电网、用电负载和连接在太阳能电池阵列与公用电网之间的变流器，变流器具有整流逆变并网模块，根据本专利技术的光伏发用电系统的控制方法包括:获取太阳能电池阵列的输出功率，并获取用电负载的消耗功率；比较输出功率与消耗功率的大小；在比较出输出功率小于消耗功率的情况下，控制整流逆变并网模块工作于整流状态；以及在比较出输出功率大于消耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变流器，其特征在于，包括：升压模块（25），用于连接太阳能电池阵列；整流逆变并网模块（26），用于连接公用电网；变流器直流母线（23），连接在所述升压模块（25）与所述整流逆变并网模块（26）之间，其中，所述变流器直流母线（23）上具有母线接口，用于连接用电负载的负载直流母线；以及控制器（24），与所述升压模块（25）和所述整流逆变并网模块（26）均相连接，用于通过所述升压模块（25）控制所述太阳能电池阵列的输出功率，并控制所述整流逆变并网模块（26）处于逆变状态或整流状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪涛，孙丰涛，程良意，李辉，张凯强，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44