[发明专利]一种光伏储能单极性三端口功率变换器

说明书

本发明公开了一种光伏储能单极性三端口功率变换器及控制方法，针对传统并网逆变器需要额外加入升压变换器和光伏电源并网时无存储电能且可以升压释放的缺点，提出一种新的拓扑结构和控制方法，整合了新能源发电技术所需的逆变、升压和存储电能的功能，提高了系统的稳定性，并且设计出不需额外引入升压装置可实现对储能侧电能直接进行升压并入电网的整体拓扑电路。与传统并网逆变器电路拓扑结构相比，本发明将储能环节与升压环节集成在一起，不需要储能环节加入额外的升压变换器，减小了设备的体积；本发明中的储能环节在传统升压逆变器的基础上进行了改进，通过三相逆变桥中各开关管动作，可以实现对拓扑结构进行转换，实现储能电路的升压功能。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，尤其涉及一种光伏储能单极性三端口功率变换器。

背景技术

随着化石能源枯竭和环境污染问题日益严重，利用新能源技术进行分布式发电得到了广泛的重视。众所周知，光伏电源阵列所发出的为直流电，而电网为交流电，因此要想使光伏发出的电能传输到电网中，就需要逆变器将直流电转换成交流电，进而实现并网发电。因此，逆变器在整个光伏并网供电系统中起着举足轻重的作用，为整个系统的正常稳定运行提供了重要保证。

并网逆变器是连接分布式单元与电网之间的重要装置，由于并网逆变器中高频开关产生的谐波会对电网造成干扰，并且新能源发电装置产生的直流电压较低，所以对并网逆变器的要求既要能够抑制谐波同时还要有升压变换器。

传统光伏并网逆变器包括电压源型逆变器和电流源型逆变器，两种逆变器在原理及控制技术上都相对较为成熟。在光伏发电领域中，电压源型逆变器的应用较广，电压源型逆变器属于降压型逆变器，即输出电压比输入电压低，不能单独实现升压的功能，因此在光伏发电等电压变化范围较大的场合，往往不能满足并网发电对电压等级和稳定性的要求，因此在使用传统电压源型逆变器时就需要在逆变器的直流侧级联一升压斩波电路来达到电压升高的目的，进而满足并网要求，这样就会导致该系统的成本升高、电路和控制的复杂性增加、效率降低、可靠性也随之降低，这样不仅增加了系统的成本，降低了变换效率，而且增加了额外的功率变换电路后，功率级数增多，系统可靠性变差；电流源型逆变器属于升压型逆变器，即输出电压高于输入电压。同电压源型逆变器一样，其输出电压通常也不能满足并网发电对电压等级和稳定性的要求，因此在使用传统电流源型逆变器时就需要在逆变器的直流侧级联一降压斩波电路来达到电压降低的目的，进而满足并网要求。同样不仅增加了系统的成本，降低了变换效率，而且增加了额外的功率变换电路后，功率级数增多，系统可靠性差。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种用于光伏电能并网的升压以及光伏电能存储并可以升压释放到电网的三相并网逆变器，本发明针对传统并网逆变器需要额外加入升压变换器和光伏电源并网时无存储电能且可以升压释放的缺点，通过提出一种新的拓扑结构和控制方法，整合了新能源发电技术所需的逆变、升压和存储电能的功能，提高了系统的稳定性，并且设计出不需额外引入升压装置可实现对储能侧电能直接进行升压并入电网的整体拓扑电路。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种光伏储能单极性三端口功率变换器，其特征在于：包括第一拓扑电路和第二拓扑电路，其中：

所述第一拓扑电路包括一蓄电池、与该蓄电池连接的电容器组、电感组及连接在电容器组和电感组之间的开关管；

所述第二拓扑电路包括并联于所述第一拓扑电路中的三相逆变桥，依次设置连接于所述第一拓扑电路和三相逆变桥之间的一光伏电源、第一电感和二极管组，以及与该三相逆变桥连接的三相电网。

进一步的，所述电容器组包括第一电容器和第二电容器；所述电感组包括第二电感和第三电感，其中；

所述第二电感、开关管及第一电容器依次与所述蓄电池形成串联电路，所述第二电容器并联在第三电感和开关管的两端，且所述开关管、第三电感与第一电容器形成节点，所述蓄电池的正极与第二电感的正极相连。