一種適用于光儲一體化發電系統的三相并網功率逆變模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種三相并網功率逆變模塊，具體涉及一種適用于光儲一體化發電系統的三相并網功率逆變模塊。
【背景技術】
[0002]隨著風能、太陽能等間歇式電源并網及輸配技術的深入發展，電池儲能系統也得到廣泛應用；能量轉換系統(power convers1n system, PCS)作為電池儲能系統穩定運行的關鍵器件，用于實現電池儲能系統直流電池與交流電網之間的雙向能量傳遞，通過控制策略實現對電池系統的充放電管理、對網側負荷功率的跟蹤、對電池儲能系統充放電功率的控制、對正常及孤島運行方式下網側電壓的控制等。
[0003]目前PCS裝置已在太陽能、風能等分布式發電技術中有較多的應用，并逐漸應用于飛輪儲能、超級電容器、電池儲能等小容量雙向功率傳遞的儲能系統中。然而在光儲一體化的發電系統中由于太陽光強度、溫度等客觀環境條件的變化，光伏電池板的輸出特性不同，從而導致在一些情況下光伏電站發電能力不足，而在某些情況下光伏電站發電能力過剩。
[0004]現有技術中PCS裝置的拓撲結構重要采用一級DC/DC模塊用來將光伏逆變器的輸出電壓變換為一個固定電壓的直流電，然后采用一個三相并網PCS將直流電變為交流電并送入電網。這種拓撲結構存在下述缺陷:
[0005]①:DC/DC模塊中包括的電感了增加電池儲能系統的體積、重量和成本；
[0006]②:三相并網PCS不具備能量存儲能力，即當光伏資源越豐富，并網PCS向電網輸送的功率也越多；當光伏資源匱乏時，并網PCS向電網輸送的功率相應降低。因此并網PCS發出的功率波動性較強，而當對并網PCS的并網功率進行限制時，就會出現犧牲發電量等現象，帶來了大量的能量浪費。
[0007]因此，提供一種適用于光儲一體化發電系統的三相并網功率逆變模塊，從而提高能量轉換系統PCS的能量轉換效率及穩定性顯得尤為重要。
【發明內容】
[0008]為了滿足現有技術的需要，本發明提供了一種適用于光儲一體化發電系統的三相并網功率逆變模塊，所述功率逆變模塊包括通過三相全橋逆變電路接入電網的太陽能電池板；
[0009]所述三相全橋逆變電路中的任意一相橋臂的電力電子器件連接點依次通過蓄電池功率逆變單元和電抗器接入電網；所述三相全橋逆變電路中的其余兩相橋臂的電力電子器件連接點分別通過電抗器直接與電網相連。
[0010]優選的，所述蓄電池功率逆變單元包括連接于兩相全橋逆變電路兩端的蓄電池；所述兩相全橋逆變電路的另外兩端分別與所述三相全橋逆變電路的任意一相橋臂的電力電子器件連接點和所述電抗器相連；
[0011]優選的，所述兩相全橋逆變電路包括第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂和第四橋臂；
[0012]所述第一橋臂和第四橋臂的連接點與蓄電池的正極端相連；所述第二橋臂和所述第三橋臂的連接點與蓄電池的負極端相連；所述第一橋臂和第三橋臂的連接點與所述三相全橋逆變電路相連；所述第二橋臂和第四橋臂的連接點與所述電抗器相連；
[0013]優選的，所述蓄電池功率逆變模塊的充電工作模式包括:
[0014]當電流方向為由所述兩相全橋逆變電路向所述電抗器流動時，所述第一橋臂和第三橋臂導通，所述第二橋臂和第四橋臂閉鎖，太陽能電池板對蓄電池進行充電；
[0015]當電流方向為由所述電抗器向所述兩相全橋逆變電路流動時，所述第一橋臂和第三橋臂閉鎖，所述第二橋臂和第四橋臂導通，太陽能電池板對蓄電池進行充電；
[0016]優選的，所述蓄電池功率逆變模塊的放電工作模式包括:
[0017]當電流方向為由所述兩相全橋逆變電路向所述電抗器流動時，所述第一橋臂和第三橋臂閉鎖，所述第二橋臂和第四橋臂導通，蓄電池向電網進行放電；
[0018]當電流方向為由所述電抗器向所述兩相全橋逆變電路流動時，所述第一橋臂和第三橋臂導通，所述第二橋臂和第四橋臂閉鎖，蓄電池向電網進行放電；
[0019]優選的，所述蓄電池功率逆變模塊的功率傳輸工作模式包括:
[0020]當電流在所述兩相全橋逆變電路和所述電抗器之間任一方向流動時，所述第一橋臂和第四橋臂導通，所述第二橋臂和所述第三橋臂閉鎖，蓄電池不進行放電動作和充電動作，僅將太陽能電池板發送的功率傳輸到所述電網；
[0021]當電流在所述兩相全橋逆變電路和所述電抗器之間任一方向流動時，所述第一橋臂和第四橋臂閉鎖，所述第二橋臂和所述第三橋臂導通，蓄電池不進行放電動作和充電動作，僅將太陽能電池板發送的功率傳輸到所述電網；
[0022]優選的，所述三相全橋逆變電路中的電力電子器件采用IGBT和MOSFET中的任意一種；
[0023]優選的，所述兩相全橋逆變電路中的電力電子器件采用IGBT和MOSFET中的任意一種。
[0024]與最接近的現有技術相比，本發明的優異效果是:
[0025]1、本發明技術方案中，將蓄電池功率逆變模塊接入三相全橋逆變電路和電網之間，通過控制電路中各電力電子器件的工作狀態，將電能存儲在蓄電池中，并可以在任意需要的時候進行釋放，實現了電能在時間軸上的平移，提高了發電效率，減小了發電功率波動；
[0026]2、在并網發電場合中，所述功率逆變模塊可以在陽光充足的時候將一部分電能存儲如蓄電池中，避免光伏電站向電網送入的能量過多而導致相應的火電廠處于低效率運行狀態，便于進行電網調度和協調；當光伏資源不足的時候，則可以將蓄電池的能量送入電網中，補充功率缺口 ；當光伏資源波動較劇烈時，使蓄電池工作于充放結合的模式，使光伏電站送入電網的功率近似平滑，避免電力系統頻繁進行頻率調整，優化電力系統運行狀況；
[0027]3、在并網發電場合中，若采用傳統并網逆變器，則發電功率與并網功率相同，而發電量一般小于光伏電站的理論可發電能值，“棄光”現象時有發生即放棄光伏所發電力，降低了發電量；若采用本發明公開的功率逆變模塊，可以將超出電網調度方要求的能量進行存儲，并在之后發電功率不足時送入電網，由此提高發電量；
[0028]4、在獨立電網場合中，若采用本發明提供的功率逆變模塊，能夠將晝間所發出的多余電能存儲于蓄電池中，可在夜間進行釋放，滿足負載需要；
[0029]5、在獨立電網場合中，若采用傳統并網逆變器，則發電功率與負載功率相同，因此發電量一般等于負載消耗的電能，“棄光”現象時有發生，降低了發電量；若采用本發明提供的功率逆變模塊，可以將超出負載需要的能量進行存儲，并在之后發電功率不足時提供給負載，由此提高發電量，并可以實現長期可靠穩定供電。
【附圖說明】
[0030]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0031]圖1是:本發明實施例中適用于光儲一體化發電系統的三相并網功率逆變模塊結構圖；
[0032]圖2是:圖1中蓄電池充電時的狀態圖一；
[0033]圖3是:圖1中蓄電池充電時的狀態圖二；
[0034]圖4是:圖1中蓄電池放電時的狀態圖一；
[0035]圖5是:圖1中蓄電池放電時的狀態圖二 ；
[0036]圖6是:圖1中蓄電池電量維持時的狀態圖一；
[0037]圖7是:圖1中蓄電池電量維持時的狀態圖二 ；
[0038]圖8是:圖1中電力電子器件K1的發射極電壓為0時的狀態圖；
[0039]圖9是:圖1中電力電子器件K1的發射極電壓為太陽能電池板電壓時的狀態圖；
[0040]圖10是:圖1中電力電子器件K3的發射極電壓為0時的狀態圖；
[0041]圖11是:圖1中電力電子器件K3的發射極電壓為太陽能電池板電壓時的狀態圖；
[0042]圖12是:圖1中電力電子器件K9的發射極電壓為0時的狀態圖一；
[0043]圖13是:圖1中電力電子器件K9的發射極電壓為0時的狀態圖二 ；
[0044]圖14是:圖1中電力電子器件K9的發射極電壓為蓄電池電壓正值時的狀態圖；
[0045]圖15是:圖1中電力電子器件K9的發射極電壓為蓄電池電壓負值時的狀態圖；
[0046]圖16是:圖1中電力電子器件K9的發射極電壓為太陽能電池板電壓時的狀態圖
[0047]圖17是:圖1中電力電子器件K9的發射極電壓為太陽能電池板電壓時的狀態圖--，
[0048]圖18是:圖1中電力電子器件K9的發射極電壓為太陽能電池板電壓與蓄電池電壓之和時的狀態圖；
[0049]圖19是:圖1中電力電子器件K9的發射極電壓為太陽能電池板電壓與蓄電池電壓之差時的狀態圖。
【具體實施方式】
[0050]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0051]本發明提供的一種適用于光儲一體化發電系統的三相并網功率逆變模塊，能夠實現:
[0052]①:當光伏發電過剩時，將多余的能量存儲到儲能裝置中；
[0053]②:當光伏發電不足時，儲能裝置將相應缺少的能量發送電網中，保證電網穩定。
[0054](1)如圖1所示本實施例中的功率逆變模塊包括太陽能電池板、三相全橋逆變電路、蓄電池、兩相全橋逆變電路和三相電抗器；
[0055]本實施例中三相全橋逆變電路包括三相橋臂，第一相橋