[发明专利]一种家用直流微电网稳压电路及控制方法

摘要

一种家用直流微电网稳压电路及控制方法，单相交流电网单元连接第一不可控整流器，风力发电单元连接第二不可控整流器。第一不可控整流器的正极与第一开关的一端连接，第一开关的另一端接直流母线的正极，第一不可控整流器的负极与直流母线的负极相连；第二不可控整流器的正极、负极分别与直流母线的正极、负极相连。光伏发电单元的正极与二极管D0的阳极相连，二极管D0的阴极连接直流母线的正极，光伏发电单元的负极连接直流母线的负极；电池储能单元连接直流母线；直流负载连接直流母线。第一电抗器L1、第二电抗器L2的连接点与稳压控制电路的a端相连，稳压控制电路的b端连接直流母线的负极。本发明不仅有利于减少设备成本，还有利于降低设备损耗和噪声。

主权项

1.一种家用直流微电网稳压电路，包括单相交流电网单元(1)、风力发电单元(2)、光伏发电单元(3)、电池储能单元(4)、稳压控制电路(5)、直流负载(6)；所述单相交流电网单元(1)连接第一不可控整流器(①)，所述风力发电单元(2)连接第二不可控整流器(②)；其特征在于：第一不可控整流器(①)的正极与第一开关(1#)的一端连接，第一开关(1#)的另一端接直流母线L0的正极，第一不可控整流器(①)的负极与直流母线L0的负极相连；第二不可控整流器(②)的正极、负极分别与直流母线L0的正极、负极相连；光伏发电单元(3)的正极与二极管D0的阳极相连，二极管D0的阴极连接直流母线L0的正极，光伏发电单元(3)的负极连接直流母线L0的负极；电池储能单元(4)的正极与第二开关(2#)的一端连接，第二开关(2#)的另一端连接直流母线L0正极，电池储能单元(4)的负极连接直流母线L0的负极；直流负载(6)的正极与第三开关(3#)的一端连接，第三开关(3#)的另一端连接直流母线L0的正极，直流负载(6)的负极连接直流母线L0的负极；直流母线L0上的阳极共节点A与第一电抗器L1一端相连，第一电抗器L1另一端连接第二电抗器L2一端，第二电抗器L2另一端与共阳极节点B相连；第一电抗器L1、第二电抗器L2的连接点与稳压控制电路(5)的a端相连，稳压控制电路(5)的b端连接直流母线L0的负极；所述单相交流电网单元(1)、风力发电单元(2)、光伏发电单元(3)的正极和负极分别共节点，单相交流电网单元(1)、风力发电单元(2)、光伏发电单元(3)的正极的共节点为A；电池储能单元(4)、直流负载(6)的正极和负极分别共节点，电池储能单元(4)、直流负载(6)的正极的共节点为B，共节点电极的电势相同；所述稳压控制电路(5)包括碳化硅材料的第一绝缘栅双极晶体管T1、第二绝缘栅双极晶体管T2；二极管D₁的阳极接第二绝缘栅双极晶体管T2的集电极，节点为稳压控制电路(5)的a端；二极管D₃的阴极接第一绝缘栅双极晶体管T₁的发射极，节点为稳压控制电路(5)的b端；二极管D₁的阴极连接第一绝缘栅双极晶体管T₁的集电极，且与直流电容C的正极相连；二极管D₃的阳极连接第二绝缘栅双极晶体管T2的发射极，且与直流电容C的负极相连；上述家用直流微电网稳压电路的控制方法如下：分别工作在：高功率因数稳压供电模式M₁、风/光发电稳压供电或电池充电模式M₂、电池供电模式M₃三种模式下，U₁和U₂表示直流母线端电压，电路的工作模式由负载大小决定，假设负载功率为P_load、风电功率为P_wind、光伏发电功率为P_PV、电池供电功率为P_EB，具体工作过程如下：(1)、当P_load>P_wind+P_PV+P_EB时，负载由配电网、风力发电单元(2)和光伏发电单元(3)同时供电，此时第一开关(1#)、第二开关(2#)、第三开关(3#)均闭合，系统通过控制稳压控制电路(5)的第一绝缘栅双极晶体管T1和第二绝缘栅双极晶体管T2，以实现输出电压U₂的稳定调节和配电网的单位功率因数运行，为高功率因数稳压供电模式；(2)、当P_load<P_wind+P_PV时，风力发电单元(2)和光伏发电单元(3)同时为负载供电，并给电池储能单元(4)充电，此时第一开关(1#)断开，第二开关(2#)和第三开关(3#)均闭合，系统通过控制稳压控制电路(5)的第一绝缘栅双极晶体管T1和第二绝缘栅双极晶体管T2，以实现负载稳压供电和电池储能单元(4)的充电运行，为稳压供电或电池充电模式；(3)、当[P_load–(P_wind+P_PV)]<P_EB时，风力发电单元(2)、光伏发电单元(3)和电池储能单元(4)同时为负载供电，此时第一开关(1#)断开，第二开关(2#)和第三开关(3#)均闭合，稳压控制电路(5)主要调节风力发电单元(2)和光伏发电单元(3)的输出电压，以提供少部分的负载功率，大部分的负载功率由电池储能单元(4)供给，为电池供电模式。