[发明专利]小型智能双向自适应光伏并网发电系统及控制方法

权利要求书

1.一种小型智能双向自适应光伏并网发电系统，包括具有最大功率跟踪功能光伏电池板矩阵（1），与光伏电池板矩阵（1）输出端连接的汇流箱（2），其特征是：在汇流箱（2）输出端连接有用来对蓄电池开关状态及蓄电池充、放电状态进行转换控制的蓄电池控制器（3）、逆变/整流一体化转换器（7）和直流负载控制开关（5），所述的蓄电池控制器（3）、直流负载控制开关（5）分别连接蓄电池组（4）、本地直流负载（6），在逆变整流一体化转换器（7）输出端分别接有交流负载控制开关（8）和并网控制器（10），在交流负载控制开关（8）输出端接有本地交流负载（9），在光伏电池板矩阵（1）的输出端、汇流箱（2）输出端、逆变/整流一体化转换器（7）输出端、并网控制器（10）与电网（11）的公共耦合节点接有对输出电压及电流信号进行采集的电压和电流采样转换模块（12），所述的电压和电流采样转换模块（12）通过信号采集总线（13）接有信号调制电路（14），在信号调制电路（14）的输出端接有DSP处理器（15），蓄电池组控制器（3）、直流负载控制开关（5）、逆变整流一体化转换器（7）、交流负载控制开关（8）和并网控制器（10）的控制端分别连接至DSP处理器（15）的PWM接口，在DSP处理器（15）上还接有周围电路。

2.如权利要求1所述的小型智能双向自适应光伏并网发电系统，其特征是：所述的逆变整流一体化转换器（7）是由逆变模式选择开关（701）、逆变器（702）、整流模式选择开关（703）和整流器（704）组成，逆变模式选择开关（701）和整流模式选择开关（703）根据DSP处理器发出的PWM波分别闭合，使逆变整流一体化转换器（7）处于逆变模式或整流模式。

3.如权利要求1所述的小型智能双向自适应光伏并网发电系统，其特征是：所述的DSP处理器（15）周围电路是由接在DSP处理器（15）的地址端、数据端和电源接口的寄存模块（16）、通讯模块（17）和DSP电源模块（18），所述的信号调制电路（14）、DSP处理器（15）及寄存模块（16）、通讯模块（17）和DSP电源模块（18）组成主控单元。

4.如权利要求1所述的小型智能双向自适应光伏并网发电系统，其特征是：在所述DSP处理器的A/D接口还设有为系统提供不同的工作模式和工作参数指标的检测单元（19）。

5.一种小型智能双向自适应光伏并网发电系统的控制方法，其特殊之处是：

5.1、控制参数准备

步骤1.1、开始

步骤1.2、接收数据并放入内存，所述的数据为设定周期内电压和电流采样转换模块（12）采集经DSP处理器（15）接收的A/D转换后的数据；

步骤1.3、对步骤1.2中的数据进行标度转换，换算成三相电压和三相电流的瞬时值                                                、、、、、；

步骤1.4、计算三相总瞬时有功功率p、总瞬时无功功率q、总瞬时视在功率s和功率因数;

                                                                                                 

                                                       

式中：ui分别为、、，

步骤1.5、计算a、b、c各相瞬时有功功率、、，瞬时无功功率、、，瞬时视在功率、、；

A相：

                                             

                                        

                       式中：i_ap=i_a×cos

B相：

                                                                                                   

式中：i_bp=i_b×cos

C相：

                                                                                                    

                                        

式中：i_cp=i_c×cos

式中

   步骤1.6、按照步骤1.2至步骤1.6，计算出光伏电池板和交流负载配电线部分的总功率和，其中

； 

步骤1.7、参数计算子程序结束；

5.2、发电和供电控制

步骤2.1、依据参数计算子程序的数据，计算直流负载端功率，交流负载端功率；

步骤2.2、判断光伏电池板矩阵（1）输出端功率是否大于直流负载端功率，如果是，则DSP处理器（15）发出PWM波驱动直流负载控制开关（5），直接对本地直流负载（6）进行供电，执行步骤2.4；否则，执行步骤2.3；

步骤2.3：计算直流负载现所需电能，

——式中，为供电时间

判断现蓄电池储存能量是否大于，如果是，则DSP处理器（15）发出PWM波驱动蓄电池组工作，对本地直流负载（6）供电；否则，DSP处理器（15）发出PWM波给逆变整流一体化转换器（7）和驱动并网控制器（10），并网控制器（10）闭合，逆变整流一体化转换器（7）转为整流模式，此时由电网补充系统能量缺口，直到直流负载所需要的电能等于发电系统所能提供的电能；

步骤2.4、判断（Pout-P）是否大于交流负载端功率，如果是，则DSP处理器（15）发出PWM波，逆变整流一体化转换器（7）为逆变工作模式，光伏电池矩阵（1）发出的直流电经变为交流电后，经交流负载控制开关（8）直接对本地交流负载（9）进行供电，执行步骤2.6；否则，执行步骤2.5；

步骤2.5、计算交流负载现所需电能，

——式中，为供电时间

判断现蓄电池储存能量是否大于，如果是，则DSP发出PWM波使蓄电池控制器（3）、交流负载控制开关（8）导通，逆变整流一体化转换器（7）为逆变工作模式，驱动蓄电池组（4）工作，对本地交流负载（9）供电；否则，DSP发出PWM波并网控制器（10），并网控制器（10）闭合，此时由电网（11）补充系统能量缺口，直到交流负载所需要的电能等于发电系统所能提供的电能；

步骤2.6、计算P_left= Pout-P-，判断是否等于0，如果不是，DSP处理器（15）发出PWM波使蓄电池控制器（3）闭合，光伏电池板矩阵（1）发出的直流电驱动蓄电池组(4)工作，进行蓄电池储能，然后执行步骤2.7；否则，则结束；

步骤2.7、计算对蓄电池储能后的剩余电能，判断是否等于0，如果不是，通过DSP处理器发出PWM波使逆变整流一体化转换器进入到逆变模式，将光伏电池板输出的直流电能转换为工频交流电，输送到电网当中 ；否则，则结束。