一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术为一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法。该装置包括光伏升压部分、光伏直流均压部分、光伏并网部分和DSP；对装置组成进行了新的整合，同时在光伏直流均压部分中设计了直流均压电路，通过MOS管S1和S2、电感L2、电容C1和C2、负载R1和R2的连接及组成方式等设计，实现了光伏直流供电协调控制，解决光伏直流供电不稳定，就地消纳控制方法复杂，输电并网线损严重等问题。本发明专利技术实现了对直流负载单元的直接供电，且在接入不平衡负载情况下，也能保持均压及稳定供电；并且本系统可后接三相逆变器，余电并网，不影响现存的系统结构，也可以接单相逆变器为单相交流负载供电，适用性广，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法
本专利技术属于
，涉及光伏供电协调控制装置及方法，尤其是一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法。
技术介绍
随着国家新能源战略的快速发展和节能减排意识的不断增强，光伏发电技术的发展是能源利用的新趋势。光伏直流供电不稳定，就地消纳控制方法复杂，所以大部分光伏发电会经由并网逆变器接入电网，但输电并网线损严重，并网可能会引起电压越限、谐波及频率稳定问题，严重时危害在网设备安全和电力系统稳定运行。如今对光伏直流供电，就地消纳，实现对直流负载单元的直接供电的研究越来越多。题为“智能楼宇光伏直流供电系统”通过将光伏发电直接接入直流母线，从而达到减少现有技术中直流变成交流供电的损耗，但稳定性不高。题为“一种支持多电平技术的直流电压分压电路”在多电平技术的直流电压均压电路中，为用于分担直流电压每个电压单元上连接一个直流交流变换器及一个高频变压器，当不同电压单元的负载电压不相同时，通过直流交流变换器将能量传递，从而使得不同电压单元的电压均压，但实现方法复杂。因此需要提出一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法，通过光伏升压，光伏直流均压，光伏并网这三部分，实现光伏直流供电协调控制，解决光伏直流供电不稳定，就地消纳控制方法复杂等问题，实现对E和2E两种电压等级直流负载单元的均衡稳定直接供电。在接入不平衡负载情况下，也能通过DSP控制MOS管保持均压。且系统后接三相逆变器，余电可并网，不影响现存的系统结构。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种光伏直流均压供电协调控制装置及方法。该装置将光伏升压部分、光伏直流均压部分、光伏并网部分，这三部分进行了新的整合，同时在光伏直流均压部分中设计了直流均压电路，通过MOS管S1和S2、电感L2、电容C1和C2、负载R1和R2的连接及组成方式等设计，实现了光伏直流供电协调控制，解决光伏直流供电不稳定，就地消纳控制方法复杂，输电并网线损严重等问题，实现对直流负载单元的直接供电，且在接入不平衡负载情况下，也能保持均压及稳定供电。并且本系统可后接三相逆变器，余电并网，不影响现存的系统结构，也可以接单相逆变器为单相交流负载供电，适用性广，实用性强。本专利技术解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：一种光伏直流均压供电协调控制装置，该装置包括光伏升压部分、光伏直流均压部分、光伏并网部分和DSP；所述的第一部分光伏升压部分包括光伏阵列、Boost升压电路和电压检测模块1，所述光伏阵列，由N组光伏电池板串联组成；所述Boost升压电路，包括电感L1、二极管和MOS管S；N＝2～20；其连接关系为：所述光伏阵列的正电压端与电感L1连接，电感L1与二极管阳极相连；所述二极管的阴极端与电压检测模块1相连；所述MOS管S的漏极端和二极管的阳极端相连，MOS管S的源极端和光伏阵列的负电压端相连，MOS管S的栅极端与MOS管驱动电路发出的驱动信号BOOST-PWM相连；所述第二部分光伏直流均压部分包括2E负载接口+端、2E负载接口-端、MOS管S1和S2、电感L2、电容C1和C2、E负载接口1+端、E负载接口1-端、E负载接口2+端、E负载接口2-端，电压检测模块2；其连接关系为：所述2E负载接口+端与光伏升压部分的二极管的阴极端相连，2E负载接口-端与MOS管S的源极端相连；所述MOS管S1的漏极端与二极管的阴极端相连，MOS管S1的源极端与MOS管S2的漏极端相连，MOS管S2的源极端与MOS管S的源极端相连，MOS管S1的栅极端与MOS管驱动电路发出的驱动信号PWM1_OUT相连，MOS管S2的栅极端与MOS管驱动电路发出的驱动信号PWM2_OUT相连；所述电感L2连接于MOS管S1和S2的中点与电容C1和C2的中点，电感L2还分别连接于E负载接口1-端和E负载接口2+端的中点，电感L2继续连接于电压检测模块2的一端；所述电容C1一端和C2连接，另一端接于MOS管S1的漏极端，电容C2另一端接于MOS管S2的源极端；所述E负载接口1-端与E负载接口2+端相连，所述E负载接口1+端接于MOS管S1的漏极端，E负载接口2-端接于MOS管S2的源极端；所述电压检测模块2一端与MOS管S1的漏极端相连，另一端与E负载接口1-端和E负载接口2+端的中点相连。所述第三部分光伏并网部分包括三相逆变器、电流检测模块、LCL滤波器、线路电阻Ra、Rb、Rc、电网和电网电压检测模块，所述三相逆变器包含6个IGBT：V1、V2、V3、V4、V5、V6，所述LCL滤波器包含6个电感L2a、L2b、L2c、L3a、L3b、L3c，3个电容Ca、Cb、Cc；其连接关系为：所述三相逆变器接于光伏直流均压部分后端，所述6个IGBT每两个组成一个半桥(即一相)，所述V1、V4组成a相，所述V2、V5组成b相，所述V3、V6组成c相；所述电流检测模块接于三相逆变器两端；所述电感L2a接于a相后端，电感L2b接于b相后端，电感L2c接于c相后端；所述电感L3a接于电感L2a后端，电感L3b接于电感L2b后端，电感L3c接于电感L2c后端；所述电容Ca与电感L3a并联，与电感L2a串联，电容Cb与电感Lb并联，与电感L2b串联，电容Cc与电感L3c并联，与电感L2c串联；所述线路电阻Ra接于电感L3a后端，线路电阻Rb接于电感L3b后端，线路电阻Rc接于电感L3c后端，所述电网接于线路电阻Ra、Rb、Rc后端；所述电网电压检测模块接于电网端。所述电压检测模块2包含两个分压电阻r21和r22，一个运算放大器U7A，一个电阻R35，一个电容C5，两个二极管；所述两个二极管串联，形成引脚1、引脚2和引脚3；其连接关系为：所述分压电阻r21和r22串联，输入电压经分压电阻r22和分压电阻r21后接地；所述运算放大器U7A同相输入端与分压电阻r21和r22的中点相连，运算放大器U7A输出端直接与其反相输入端相连，运算放大器U7A输出端还与电阻R35、电容C5连接后接地，电阻R35还与两个二极管的引脚3相连，所述两个二极管的引脚1接地，引脚2接3.3V电压，引脚3接DSP的ADC接口。所述MOS管驱动电路一端接于DSP，另一端分别连接于MOS管S、S1和S2的栅极端；所述MOS管驱动电路包含6个电阻R1、R5、R8、R11、R13和R14，一个双通道隔离驱动芯片SI8233BD-D-IS，两个二极管D1、D2；输入为DSP端发出的PWM1和PWM2信号，输出为PWM1_OUT和PWM2_OUT信号，所述PWM1_OUT为MOS管S1的驱动信号，所述PWM2_OUT为MOS管S2的驱动信号，所述PWM1_OUT和PWM2_OUT为互补形式；其连接关系为：输入PWM1经电阻R8后接入MOS管驱动芯片U3的引脚1，输入PWM2经电阻R13后接入MOS管驱动芯片U3的引脚2，MOS管驱动芯片U3的引脚15与电阻R5相连，MOS管驱动芯片U3的引脚16与电阻R14相连，电阻R5连接输出端PWM1_OUT，电阻R14连接输出端P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏直流均压供电协调控制装置，其特征为该装置包括光伏升压部分、光伏直流均压部分、光伏并网部分和DSP；/n所述的光伏升压部分包括光伏阵列、Boost升压电路和电压检测模块1，所述光伏阵列，由N组光伏电池板串联组成；所述Boost升压电路，包括电感L1、二极管和MOS管S；/n其连接关系为：所述光伏阵列的正电压端与电感L1连接，电感L1与二极管阳极相连；所述二极管的阴极端与电压检测模块1相连；所述MOS管S的漏极端和二极管的阳极端相连，MOS管S的源极端和光伏阵列的负电压端相连，MOS管S的栅极端与MOS管驱动电路发出的驱动信号BOOST-PWM相连；/n所述光伏直流均压部分包括2E负载接口+端、2E负载接口-端、MOS管S1和S2、电感L2、电容C1和C2、E负载接口1+端、E负载接口1-端、E负载接口2+端、E负载接口2-端，电压检测模块2；/n其连接关系为：所述2E负载接口+端与光伏升压部分的二极管的阴极端相连，2E负载接口-端与MOS管S的源极端相连；所述MOS管S1的漏极端与二极管的阴极端相连，MOS管S1的源极端与MOS管S2的漏极端相连，MOS管S2的源极端与MOS管S的源极端相连，MOS管S1的栅极端与MOS管驱动电路发出的驱动信号PWM1_OUT相连，MOS管S2的栅极端与MOS管驱动电路发出的驱动信号PWM2_OUT相连；所述电感L2连接于MOS管S1和S2的中点与电容C1和C2的中点，电感L2还分别连接于E负载接口1-端和E负载接口2+端的中点，电感L2继续连接于电压检测模块2的一端；所述电容C1一端和C2连接，另一端接于MOS管S1的漏极端，电容C2另一端接于MOS管S2的源极端；所述E负载接口1-端与E负载接口2+端相连，所述E负载接口1+端接于MOS管S1的漏极端，E负载接口2-端接于MOS管S2的源极端；所述电压检测模块2一端与MOS管S1的漏极端相连，另一端与E负载接口1-端和E负载接口2+端的中点相连；/n所述光伏并网部分包括三相逆变器、电流检测模块、LCL滤波器、线路电阻Ra、Rb、Rc、电网和电网电压检测模块，所述三相逆变器包含6个IGBT：V1、V2、V3、V4、V5、V6，所述LCL滤波器包含6个电感L2a、L2b、L2c、L3a、L3b、L3c，3个电容Ca、Cb、Cc；/n其连接关系为：所述三相逆变器接于光伏直流均压部分后端，所述6个IGBT每两个组成一个半桥(即一相)，所述V1、V4组成a相，所述V2、V5组成b相，所述V3、V6组成c相；所述电流检测模块接于三相逆变器两端；所述电感L2a接于a相后端，电感L2b接于b相后端，电感L2c接于c相后端；所述电感L3a接于电感L2a后端，电感L3b接于电感L2b后端，电感L3c接于电感L2c后端；所述电容Ca与电感L3a并联，与电感L2a串联，电容Cb与电感Lb并联，与电感L2b串联，电容Cc与电感L3c并联，与电感L2c串联；所述线路电阻Ra接于电感L3a后端，线路电阻Rb接于电感L3b后端，线路电阻Rc接于电感L3c后端，所述电网接于线路电阻Ra、Rb、Rc后端；所述电网电压检测模块接于电网端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种光伏直流均压供电协调控制装置，其特征为该装置包括光伏升压部分、光伏直流均压部分、光伏并网部分和DSP；
所述的光伏升压部分包括光伏阵列、Boost升压电路和电压检测模块1，所述光伏阵列，由N组光伏电池板串联组成；所述Boost升压电路，包括电感L1、二极管和MOS管S；
其连接关系为：所述光伏阵列的正电压端与电感L1连接，电感L1与二极管阳极相连；所述二极管的阴极端与电压检测模块1相连；所述MOS管S的漏极端和二极管的阳极端相连，MOS管S的源极端和光伏阵列的负电压端相连，MOS管S的栅极端与MOS管驱动电路发出的驱动信号BOOST-PWM相连；
所述光伏直流均压部分包括2E负载接口+端、2E负载接口-端、MOS管S1和S2、电感L2、电容C1和C2、E负载接口1+端、E负载接口1-端、E负载接口2+端、E负载接口2-端，电压检测模块2；
其连接关系为：所述2E负载接口+端与光伏升压部分的二极管的阴极端相连，2E负载接口-端与MOS管S的源极端相连；所述MOS管S1的漏极端与二极管的阴极端相连，MOS管S1的源极端与MOS管S2的漏极端相连，MOS管S2的源极端与MOS管S的源极端相连，MOS管S1的栅极端与MOS管驱动电路发出的驱动信号PWM1_OUT相连，MOS管S2的栅极端与MOS管驱动电路发出的驱动信号PWM2_OUT相连；所述电感L2连接于MOS管S1和S2的中点与电容C1和C2的中点，电感L2还分别连接于E负载接口1-端和E负载接口2+端的中点，电感L2继续连接于电压检测模块2的一端；所述电容C1一端和C2连接，另一端接于MOS管S1的漏极端，电容C2另一端接于MOS管S2的源极端；所述E负载接口1-端与E负载接口2+端相连，所述E负载接口1+端接于MOS管S1的漏极端，E负载接口2-端接于MOS管S2的源极端；所述电压检测模块2一端与MOS管S1的漏极端相连，另一端与E负载接口1-端和E负载接口2+端的中点相连；
所述光伏并网部分包括三相逆变器、电流检测模块、LCL滤波器、线路电阻Ra、Rb、Rc、电网和电网电压检测模块，所述三相逆变器包含6个IGBT：V1、V2、V3、V4、V5、V6，所述LCL滤波器包含6个电感L2a、L2b、L2c、L3a、L3b、L3c，3个电容Ca、Cb、Cc；
其连接关系为：所述三相逆变器接于光伏直流均压部分后端，所述6个IGBT每两个组成一个半桥(即一相)，所述V1、V4组成a相，所述V2、V5组成b相，所述V3、V6组成c相；所述电流检测模块接于三相逆变器两端；所述电感L2a接于a相后端，电感L2b接于b相后端，电感L2c接于c相后端；所述电感L3a接于电感L2a后端，电感L3b接于电感L2b后端，电感L3c接于电感L2c后端；所述电容Ca与电感L3a并联，与电感L2a串联，电容Cb与电感Lb并联，与电感L2b串联，电容Cc与电感L3c并联，与电感L2c串联；所述线路电阻Ra接于电感L3a后端，线路电阻Rb接于电感L3b后端，线路电阻Rc接于电感L3c后端，所述电网接于线路电阻Ra、Rb、Rc后端；所述电网电压检测模块接于电网端。


2.如权利要求1所述的光伏直流均压供电协调控制装置，其特征为所述的N＝2～20。


3.如权利要求1所述的光伏直流均压供电协调控制装置，其特征为所述电压检测模块2包含两个分压电阻r21和r22，一个运算放大器U7A，一个电阻R35，一个电容C5，两个二极管；所述两个二极管串联，形成引脚1、引脚2和引脚3；
其连接关系为：所述分压电阻r21和r22串联，输入电压经分压电阻r22和分压电阻r21后接地；所述运算放大器U7A同相输入端与分压电阻r21和r22的中点相连，运算放大器U7A输出端直接与其反相输入端相连，运算放大器U7A输出端还与电阻R35、电容C5连接后接地，电阻R35还与两个二极管的引脚3相连，所述两个二极管的引脚1接地，引脚2接3.3V电压，引脚3接DSP的ADC接口；
所述的电压检测模块1和电压检测模块2结构相同。


4.如权利要求1所述的光伏直流均压供电协调控制装置，其特征为所述MOS管驱动电路一端接于DSP，另一端分别连接于MOS管S、S1和S2的栅极端；
所述MOS管驱动电路包含6个电阻R1、R5、R8、R11、R13和R14，一个双通道隔离驱动芯片SI8233BD-D-IS，两个二极管D1、D2；输入为DSP端发出的PWM1和PWM2信号，输出为PWM1_OUT和PWM2_OUT信号，所述PWM1_OUT为MOS管S1的驱动信号，所述PWM2_OUT为MOS管S2的驱动信号，所述PWM1_OUT和PWM2_OUT为互补形式；
其连接关系为：输入PWM1经电阻R8后接入MOS管驱动芯片U3的引脚1，输入PWM2经电阻R13后接入MOS管驱动芯片U3的引脚2，MOS管驱动芯片U3的引脚15与电阻R5相连，MOS管驱动芯片U3的引脚16与电阻R14相连，电阻R5连接输出端PWM1_OUT，电阻R14连接输出端PWM2_OUT，电阻R5的输出端还经电阻R1、二极管D1反馈后连接至电阻R5的输入端，电阻R14的输出端还经电阻R11、二极管D2反馈后连接至电阻R14的输入端。


5.如权利要求1所述的光伏直流均压供电协调控制装置，其特征为所述电流检测模块的结构为：电流互感器H1的1引脚分别与电阻R44、R42连接，R44的另一端经过电阻R46与电流互感器H1的2引脚相连，R44的另一端再与地连接；R42的另一端分别连接电容CY3和电阻R45；电容CY3的另一端分别与地和电容CY4相连；H1的2引脚经过电阻R49分别与电容CY4、电阻R47相连；电阻R45的另一端直接与运算放大器U9A的负端相连，运算放大器U9A的输出分别连接电阻R43、电容C14；R43、C14的另一端都与U9A的负端相连，电阻R47的另一端直接与运算放大器U9A的正端相连，U9A的正端分别经过电容C16、R50连接至地；U9A的输出经电阻R48和电容C15与地相连，电阻R48的另一端经过电阻R52连接到运算放大器U4A的同相输入端，+1.5V电源经电阻R53后也接入运算放大器U4A的同相输入端，运算放大器U4A的同相输...

【专利技术属性】
技术研发人员：李练兵，何桂欣，张金龙，王佳，田云峰，刘汉民，董文琦，袁冬冬，任巍曦，王阳，赵治国，孙腾达，孙坤，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12