System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 光伏储能复合并网变流器装置拓扑结构及其控制方法制造方法及图纸_技高网
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光伏储能复合并网变流器装置拓扑结构及其控制方法制造方法及图纸

技术编号:42917907 阅读:4 留言:0更新日期:2024-10-11 15:46
本发明专利技术属于电力电子变换器技术领域,公开了一种四端口高频隔离型光伏储能复合并网变流器装置拓扑结构及其控制方法,其拓扑结构包括三相双有源桥、DC/AC逆变电路和DC/DC双向Boost与Buck电路。此拓扑有四个端口,包括三个直流端口和一个交流端口,实现电网、光伏与储能间的功率灵活交换。控制方法采用最优脉宽同步调制法,确保电流应力最小,并通过调节电压相位差控制功率流动。AC/DC电路功率流动则采用直压控制和基于比例谐振的混合电流控制。本发明专利技术复用三相双有源桥拓扑,实现并网及光伏与储能复合,提升装置可靠性,保护器件安全。为电网、光伏和储能系统的灵活交互提供了高效解决方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子变换器,更具体地,涉及一种四端口高频隔离型光伏储能复合并网变流器装置拓扑结构及其控制方法


技术介绍

1、新能源发电常以分布式电源的形式接入电网,其具有波动性和间歇性的特点,加上以新能源汽车为首的新型用电负荷,使得新能源发电出力与用电负荷变化趋势差异显著,功率预测难度较大,配电网潮流分布呈现波动性,传统配电网控制手段不再适用,因此构建以直流微电网为基本单元结构的智能互联型电力网将是大量可再生能源、分布式储能系统以及相应变流装置接入电网的未来发展趋势。构建直流微电网的核心在于隔离型双向直流变换器的设计,而三相双有源桥电路因其单位功率密度高,输入输出电流脉动小等优势在隔离型双向直流变换器的设计中逐渐占据主导地位。为了平抑新能源发电带来的功率波动、保障供电可靠、运行安全,需要配合储能装置实现并网装置自身调峰、调频和调压等能力。因此,采用多端口ac/dc/dc变流器结构及其控制方法,灵活调控光伏、储能与电网的功率流动,将有效提升系统运行稳定性。

2、现有技术中,光伏与储能同时接入电网需要引入多个电力电子变流器模块,带来体积大、成本高的问题;同时现有控制方法难以稳定储能装置输出电压电流以及并网电流,容易导致直流电压过高,威胁装置安全;在控制植入方面,储能装置控制难以复合进已有的并网变流器控制中,导致复合储能控制难以推广。


技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷,本专利技术的目的在于提供一种四端口高频隔离型光伏储能复合并网变流器装置拓扑结构及其控制方法,旨在解决当前光储并网变流器难以稳定储能装置输出电压电流以及并网电流,以及储能装置控制难以复合进已有的并网变流器控制的问题。

2、为实现上述目的,一种四端口高频隔离型光伏储能复合并网变流器装置拓扑结构,该拓扑结构包括一个三相双有源桥电路,一个dc/ac逆变电路与一组dc/dc斩波电路;

3、所述四端口高频隔离型光伏储能复合并网变流器装置拓扑结构包括四个端口:直流端口1,直流端口2,直流端口3以及交流端口;

4、所述四个端口中,直流端口1可外接光伏矩阵或超级电容,直流端口2可外接光伏矩阵,直流端口3可外接蓄电池,交流端口接入电网;

5、所述四个端口,直流端口1通过由三相桥式电路c1构成的dc/ac逆变电路以及llcl型滤波器与交流端口相连;直流端口1通过带有曲折接法的三相五绕组变压器的三相双有源桥电路与直流端口2相连;直流端口2通过由三相桥式电路c2构成的一组dc/dc斩波电路、曲折变压器副边绕组以及滤波电感lb和滤波电容cb与直流端口3相连;

6、进一步,三相双有源桥电路包括:

7、三相桥式电路c1和三相桥式电路c2,配置于不同的直流端口;

8、一个曲折接法的三相五绕组变压器,连接三相桥式电路c1和c2的输出;

9、直流端口1和直流端口2,其中直流端口1连接有光伏阵列或超级电容器,并包括滤波电容cdc1;直流端口2连接有光伏阵列,并包括滤波电容cdc2;

10、三相桥式电路c1和c2分别由六个mosfet开关管组成,配置于变压器的原边和副边,以实现电流的变换和调制。

11、进一步,所述三相桥式电路c1和c2的每个mosfet开关管通过相应的滤波电感和滤波电容与变压器的相应绕组连接,以优化电流的品质和降低谐波。

12、进一步,dc/ac逆变电路包括:

13、三相桥式电路c1,连接至直流端口1;

14、llcl型滤波器,连接三相桥式电路c1的输出,用于进一步滤波和稳定输出电流至电网;

15、三相h桥,包含六个mosfet开关管,配置于三相桥式电路c1中,以控制电流的逆变;

16、直流端口1通过三相h桥连接至llcl型滤波器,以实现高效率的电流转换和输出。

17、进一步,dc/dc斩波电路包括:

18、通过三个buck电路或boost电路实现直流端口2与直流端口3之间的电压转换;

19、每个buck或boost电路包含一个mosfet开关管、二极管、曲折变压器副边绕组、一个滤波电感和一个滤波电容,以实现有效的电压降低或提升;

20、通过控制mosfet开关管的开闭,调节通过曲折变压器副边绕组的电流,从而调节直流端口3的输出电压和电流,实现能量的有效转换和管理。

21、本专利技术还提供了一种控制四端口高频隔离型光伏储能复合并网变流器的方法,包括以下步骤:

22、(a)使用光伏最大功率跟踪器,通过电导增量法,确保光伏阵列工作在最大功率点处,同时将最大功率点的电压设置为直流端口2的电压参考值v2ref;

23、(b)利用第一减法器计算直流端口2的电压参考值v2ref与实际电压v2之间的差值;

24、(c)通过第一比例积分控制器处理上述差值,得到移相比d3的参考偏差;

25、(d)使用第二减法器计算移相比参考值d3*与参考偏差及变压器原副边相位差的和,得到移相比d3;

26、(e)通过传输功率生成器计算直流端口2的输出功率po;

27、(f)利用电压变比生成器计算变压器原副边的电压变比m;

28、(g)使用全局最优调制策略控制器,基于传输功率po和电压变比m,以最小化全局电流应力为目标,确定开关器件的占空比dc*和移相比d3*;

29、(h)将上述控制信号转换为pwm信号,以控制三相桥式电路c1和c2中的开关器件。

30、进一步,包括利用第三减法器计算开关器件的占空比参考值dc*与实际占空比dc之间的差值,并通过第二比例积分控制器处理此差值以调整开关器件的实际占空比。

31、进一步,包括使用第一加法器和第二加法器分别计算三相桥式电路c1和c2的开关器件占空比dc1和dc2,基于开关器件占空比dc和各自的电压参考值urefp和urefs。

32、进一步,包括使用同步脉宽调制器将移相比d3、三相桥式电路c1的开关器件占空比dc1、三相桥式电路c2的开关器件占空比dc2转换为所有开关器件的pwm信号。

33、进一步,包括利用锁相环控制器同步电网侧三相电压以计算电网角频率wt,并通过余弦发生器生成与此频率相关的三相余弦信号,用于三相电流参考值的生成和调整。

34、通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有以下有益效果:

35、第一,本专利技术提供了一种四端口高频隔离型光伏储能复合并网变流器装置拓扑结构及其控制方法,利用多绕组高频变压器结构,在实现了电气隔离的基础上具有器件数量少、开关纹波小的显著优势。在实现dc/dc变换同时,一桥实现三相交流并网另一桥实现直流端口复合。拓扑在实现光储联合接入同时,具有主动支撑、高效和低成本等优势。

36、本专利技术提供了一种四端口高频隔离型光伏储能复合并网变流器装置拓扑结构及其控制方法,通过开关器件的复用,将光伏阵列输出最大功率,本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种四端口高频隔离型光伏储能复合并网变流器装置拓扑结构,其特征在于,该拓扑结构包括一个三相双有源桥电路,一个DC/AC逆变电路与一组DC/DC斩波电路;

2.如权利要求1所述的拓扑结构,其特征在于,三相双有源桥电路包括:

3.如权利要求1所述的拓扑结构,其特征在于,所述三相桥式电路C1和C2的每个MOSFET开关管通过相应的滤波电感和滤波电容与变压器的相应绕组连接,以优化电流的品质和降低谐波。

4.如权利要求1所述的拓扑结构,其特征在于,DC/AC逆变电路包括:

5.如权利要求1所述的拓扑结构,其特征在于,DC/DC斩波电路包括:

6.一种控制四端口高频隔离型光伏储能复合并网变流器的方法,其特征在于,包括以下步骤:

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,包括利用第三减法器计算开关器件的占空比参考值Dc*与实际占空比Dc之间的差值,并通过第二比例积分控制器处理此差值以调整开关器件的实际占空比。

8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,包括使用第一加法器和第二加法器分别计算三相桥式电路C1和C2的开关器件占空比Dc1和Dc2,基于开关器件占空比Dc和各自的电压参考值Urefp和Urefs。

9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,包括使用同步脉宽调制器将移相比D3、三相桥式电路C1的开关器件占空比Dc1、三相桥式电路C2的开关器件占空比Dc2转换为所有开关器件的PWM信号。

10.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,包括利用锁相环控制器同步电网侧三相电压以计算电网角频率wt,并通过余弦发生器生成与此频率相关的三相余弦信号,用于三相电流参考值的生成和调整。

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【技术特征摘要】

1.一种四端口高频隔离型光伏储能复合并网变流器装置拓扑结构,其特征在于,该拓扑结构包括一个三相双有源桥电路,一个dc/ac逆变电路与一组dc/dc斩波电路;

2.如权利要求1所述的拓扑结构,其特征在于,三相双有源桥电路包括:

3.如权利要求1所述的拓扑结构,其特征在于,所述三相桥式电路c1和c2的每个mosfet开关管通过相应的滤波电感和滤波电容与变压器的相应绕组连接,以优化电流的品质和降低谐波。

4.如权利要求1所述的拓扑结构,其特征在于,dc/ac逆变电路包括:

5.如权利要求1所述的拓扑结构,其特征在于,dc/dc斩波电路包括:

6.一种控制四端口高频隔离型光伏储能复合并网变流器的方法,其特征在于,包括以下步骤:

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,包括利...

【专利技术属性】
技术研发人员:武登科万志康施海浪彭珉轩王明泉孙建军
申请(专利权)人:武汉大学
类型:发明
国别省市:

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