本發(fā)明屬于光伏儲(chǔ)能逆變器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)，具體是一種模塊化共直流母線光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，全球能源緊缺，新興能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展勢(shì)在必行，但風(fēng)能、太陽能等清潔能源受環(huán)境影響較大，功率不穩(wěn)定對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成沖擊，致使傳統(tǒng)電網(wǎng)無法大量承載，大量能量被浪費(fèi)，將儲(chǔ)能和光伏有效的結(jié)合應(yīng)用，可以有效解決這一系列問題。

傳統(tǒng)的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)多采用集中式方案，即將DC/AC變換器、光伏DC/DC變換器和雙向DC/DC變換器集中在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，組成一臺(tái)光伏儲(chǔ)能逆變器，其共用輔助電源，共用采樣控制電路，共用一個(gè)控制器等，若逆變器中有一個(gè)關(guān)鍵電路出現(xiàn)故障，逆變器將停止工作，整個(gè)光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)也將停止工作，沒有冗余，同時(shí)，若系統(tǒng)需要增加光伏組件、蓄電池或者負(fù)載，就需要增加一臺(tái)或數(shù)臺(tái)新的光伏儲(chǔ)能逆變器，增加系統(tǒng)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于共直流母線的可靠性高、易擴(kuò)容或裁減、易維護(hù)、應(yīng)用范圍廣的模塊化光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種模塊化共直流母線光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括若干個(gè)DC/DC變換器，若干個(gè)雙向DC/DC變換器，若干個(gè)雙向DC/AC變換器以及一個(gè)能量管理單元、一個(gè)電能計(jì)量表；

每個(gè)DC/DC變換器均連接一個(gè)光伏，每個(gè)雙向DC/DC變換器均連接一個(gè)蓄電池，所有的DC/DC變換器和雙向DC/DC變換器另一端均并入到直流母線，所述直流母線經(jīng)過雙向DC/AC變換器后連接交流母線，所述交流母線直接連接普通負(fù)載，并經(jīng)過電能計(jì)量表接入電網(wǎng)，每個(gè)雙向DC/DC變換器均直接連接一個(gè)重要負(fù)載，

所述DC/DC變換器用于將光伏中的電能直接或者經(jīng)過升壓后并入直流母線；

所述雙向DC/DC變換器用于將蓄電池中電能經(jīng)過升壓后并入直流母線，或?qū)⒅绷髂妇€中電能經(jīng)過降壓后充入蓄電池；

所述雙向DC/AC變換器用于將直流母線中直流電能逆變?yōu)榻涣麟娔芎蟛⑷虢涣髂妇€以及提供給重要負(fù)載，或者將交流母線中交流電能整流后并入直流母線以備給蓄電池充電；

所述DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器、雙向DC/AC變換器以及電能計(jì)量表均通過通訊總線與能量管理單元連接；

所述電能計(jì)量表為雙向電表，用于計(jì)量功率大小和方向；

所述能量管理單元用于管理DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器和雙向DC/AC變換器的運(yùn)行狀態(tài)以及電能計(jì)量表的計(jì)量數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器、雙向DC/AC變換器以及能量管理單元均具有獨(dú)立控制器。

進(jìn)一步地，所述DC/DC變換器包括第一獨(dú)立控制器、第一采樣控制電路、第一通訊電路、第一輔助電源電路以及第一主升壓電路。

進(jìn)一步地，所述雙向DC/DC變換器包括第二獨(dú)立控制器、第二采樣控制電路、第二通訊電路、第二輔助電源電路、第二主升壓電路以及主降壓電路。

進(jìn)一步地，所述雙向DC/AC變換器包括第三獨(dú)立控制器、第三采樣控制電路、第三通訊電路、第三輔助電源電路、并離網(wǎng)切換電路以及主逆變?yōu)V波電路。

進(jìn)一步地，所述能量管理單元包括第四獨(dú)立控制器、通訊模塊以及人機(jī)交互模塊；

所述通訊模塊用于與DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器、雙向DC/AC變換器以及電能計(jì)量表進(jìn)行通信，定時(shí)獲取DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器和雙向DC/AC變換器的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，讀取電能計(jì)量表的功率大小和方向數(shù)據(jù)，輸出到第四獨(dú)立控制器；

所述第四獨(dú)立控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出到人機(jī)交互模塊，同時(shí)根據(jù)人機(jī)交互模塊的控制指令，向DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器和雙向DC/AC變換器發(fā)出啟?；蚰芰空{(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器和雙向DC/AC變換器的協(xié)調(diào)工作；

所述人機(jī)交互模塊用于顯示各個(gè)變換器的運(yùn)行狀態(tài)以及電能計(jì)量表的計(jì)量數(shù)據(jù)，操作人員通過人機(jī)交互模塊對(duì)各個(gè)變換器進(jìn)行手動(dòng)控制。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，其內(nèi)部各個(gè)變換器都是安全模塊化，具有獨(dú)立的控制器，系統(tǒng)高度模塊化，可靠性高，易于維護(hù)；系統(tǒng)可以根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)工作在并網(wǎng)模式或者獨(dú)立模式下，并具有自發(fā)自用、零饋網(wǎng)、定時(shí)充放電等多種應(yīng)用模式，應(yīng)用范圍廣；同時(shí)可最大限度地利用太陽能，實(shí)現(xiàn)能量的自發(fā)自用，節(jié)約用電成本。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。

圖2是本發(fā)明DC/DC變換器的電路圖。

圖3是本發(fā)明雙向DC/DC變換器的電路圖。

圖4是本發(fā)明雙向DC/AC變換器的電路圖。

圖5是本發(fā)明能量管理單元示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種模塊化共直流母線光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括兩個(gè)DC/DC變換器，兩個(gè)雙向DC/DC變換器，兩個(gè)雙向DC/AC變換器以及一個(gè)能量管理單元、一個(gè)電能計(jì)量表，每個(gè)DC/DC變換器均連接一個(gè)光伏，每個(gè)雙向DC/DC變換器均連接一個(gè)蓄電池，所有的DC/DC變換器和雙向DC/DC變換器另一端均并入到直流母線，直流母線經(jīng)過雙向DC/AC變換器后連接交流母線，交流母線直接連接普通負(fù)載，并經(jīng)過電能計(jì)量表接入電網(wǎng)，每個(gè)雙向DC/DC變換器均直接連接一個(gè)重要負(fù)載，DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器、雙向DC/AC變換器以及電能計(jì)量表均通過通訊總線與能量管理單元連接。

如圖2所示，DC/DC變換器連接光伏和直流母線，用于將光伏中的電能量直接或者經(jīng)過升壓后并入直流母線。DC/DC變換器包括第一獨(dú)立控制器、第一采樣控制電路、第一通訊電路、第一輔助電源電路以及第一主升壓電路；其中，第一主升壓電路采用BOOST升壓電路。

如圖3所示，雙向DC/DC變換器連接蓄電池和直流母線，放電時(shí)，雙向DC/DC變換器將蓄電池中電能經(jīng)過升壓后并入直流母線；充電時(shí)，雙向DC/DC變換器將直流母線中電能經(jīng)過降壓后充入蓄電池。雙向DC/DC變換器包括第二獨(dú)立控制器、第二采樣控制電路、第二通訊電路、第二輔助電源電路、第二主升壓電路以及主降壓電路；其中，第二主升壓電路采用BOOST升壓電路，主降壓電路采用BUCK降壓電路。

如圖4所示，雙向DC/AC變換器連接直流母線與交流母線，放電時(shí)，雙向DC/AC變換器將直流母線中直流電能逆變?yōu)榻涣麟娔芎蟛⑷虢涣髂妇€或提供給重要負(fù)載；充電時(shí)，雙向DC/AC變換器將交流母線中交流電能整流后并入直流母線以備給蓄電池充電。雙向DC/AC變換器包括第三獨(dú)立控制器、第三采樣控制電路、第三通訊電路、第三輔助電源電路、并離網(wǎng)切換電路以及主逆變?yōu)V波電路；其中，主逆變?yōu)V波電路采用H全橋逆變電路和LC濾波電路。

當(dāng)電網(wǎng)由故障時(shí)，雙向DC/AC變換器通過并離網(wǎng)切換電路運(yùn)行在獨(dú)立模式下向重要負(fù)載供電；當(dāng)電網(wǎng)恢復(fù)正常時(shí)，雙向DC/AC變換器通過并離網(wǎng)切換電路運(yùn)行在并網(wǎng)模式下。

電能計(jì)量表為雙向電表，可以計(jì)量功率大小和方向。

如圖5所示，能量管理單元包括第四獨(dú)立控制器、通訊模塊以及人機(jī)交互模塊，能量管理單元通過通訊模塊與DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器、雙向DC/AC變換器以及電能計(jì)量表進(jìn)行通信，通訊模塊定時(shí)獲取DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器和雙向DC/AC變換器的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，讀取電能計(jì)量表的功率大小和方向數(shù)據(jù)，輸出到第四獨(dú)立控制器，第四獨(dú)立控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，輸出到人機(jī)交互模塊，同時(shí)根據(jù)人機(jī)交互模塊的控制指令，向DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器和雙向DC/AC變換器發(fā)出啟停或能量調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器和雙向DC/AC變換器的協(xié)調(diào)工作；人機(jī)交互模塊用于顯示各個(gè)變換器的運(yùn)行狀態(tài)以及電能計(jì)量表的計(jì)量數(shù)據(jù)，操作人員通過人機(jī)交互模塊對(duì)各個(gè)變換器進(jìn)行手動(dòng)控制。

本發(fā)明提供的光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，其內(nèi)部各個(gè)變換器都是安全模塊化，具有獨(dú)立的控制器，系統(tǒng)高度模塊化，可靠性高，易于維護(hù)；系統(tǒng)可以根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)工作在并網(wǎng)模式或者獨(dú)立模式下，并具有自發(fā)自用、零饋網(wǎng)、定時(shí)充放電等多種應(yīng)用模式，應(yīng)用范圍廣；同時(shí)可最大限度地利用太陽能，實(shí)現(xiàn)能量的自發(fā)自用，節(jié)約用電成本。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例和說明，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。