[发明专利]一种离网型单相级联光伏储能混合系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种离网型单相级联光伏储能混合系统及其控制方法，所述系统包括光伏逆变器、储能逆变器和离网负载，离网负载中包括滤波电感L和用电负载R；所述方法通过光伏逆变器控制模块保证了光伏电池工作在最大功率状态，控制光伏输出功率全部转为有功功率；通过储能逆变器控制模块控制储能蓄电池配合光伏电池放电以保证混合系统离网输出电压的稳定；载波移相调制在级联系统中相对于传统调制方法能够更有效降低电压谐波含量，输出更高质量的电压波形。与传统的光伏储能混合系统不同，本发明所提出的基于级联型光伏储能混合系统离网控制方法能够有效减少输出电压谐波含量并保证离网供电质量，且控制方法简单易实现，具有很好的实用性。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术，具体涉及一种离网型单相级联光伏储能混合系统及其控制方法。

背景技术

在光伏发电系统中，级联型光伏储能混合系统是一种优越的集成拓扑，有着许多优点：能够平抑光伏功率波动，低开关频率，拥有宽范围的无功补偿和可实现光伏电池板和蓄电池独立的维护和控制等等。

现有研究中，对于光储混合系统的离网控制策略研究主要集中在对于电压型控制策略的改进与提升，这种方法生成的离网电压往往谐波含量较大，存在一定的静态误差。然而使用了级联型结构的光储混合系统，与载波移相调制方法有着很好的适配性，载波移相调制能够消除开关频率以下的低频谐波，从而大大减小离网电压的谐波含量；级联型结构中光伏电池和储能电池可以被看成两个独立的模块，从而可以方便对每个级联单元进行独立的控制，结合不同的控制方法得到更高质量的离网电压波形，从而提高离网供电电压的稳定性。

发明内容

综上所述，本发明公开了一种离网型单相级联光伏储能混合系统及其控制方法，其中，所述系统包括光伏逆变器、储能逆变器和离网负载；

所述光伏逆变器包括光伏电池和光伏逆变器H桥；

所述储能逆变器包括储能蓄电池和储能逆变器H桥；

所述离网负载包括滤波电感和用电负载；

所述光伏逆变器和储能逆变器通过各自的H桥交流侧级联，并通过滤波电感与用电负载相连。

本发明还提供了一种离网型单相级联光伏储能混合系统控制方法，包括光伏逆变器控制模块，储能逆变器控制模块和载波移相调制模块；

所述光伏逆变器控制模块，用于保证光伏电池工作在最大功率状态，控制光伏输出功率全部转为有功功率；

所述储能逆变器控制模块，用于控制储能蓄电池配合光伏电池放电以保证混合系统离网输出电压的稳定；

所述载波移相调制模块，使用了载波移相调制方法生成H桥(包括光伏逆变器H桥和储能逆变器H桥)驱动信号，在级联H桥拓扑中是一种常用的方法。

所述光伏逆变器控制模块，用于保证光伏电池工作在最大功率状态，控制光伏输出功率全部转为有功功率，具体包括如下步骤：

步骤1，对光伏电池行最大功率点跟踪控制，保证太阳能利用率的最大化；

步骤2，以光伏最大功率电压为参考值，光伏实际直流电压为实际值，通过PI控制生成误差信号；

步骤3，将步骤2生成的误差信号与离网电流i相乘产生光伏逆变器的调制信号，并将调制信号输出到载波移相调制模块中生成驱动信号，从而驱动光伏逆变器H桥工作；

步骤1中，光伏逆变器控制模块通过扰动观察法对光伏电池进行最大功率点跟踪控制，保证太阳能利用率的最大化，具体包括：检测当前电压电流并计算当前功率，然后给一固定方向的小扰动，小扰动通常取0.1～0.5V，重新检测扰动后的电压电流并计算功率，通过比较扰动前后的电压和功率大小判断对当前工作状态进行增载或减载操作使光伏电池不断接近最大功率点。