[发明专利]太阳能光伏与市电联合供电系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种供电系统，尤其涉及一种太阳能光伏阵列与市电联合的供电系统及其供电控制方法，属于新能源供电系统领域。

背景技术

随着人类生活水平的不断提高，对能源的需求大幅度增加。化石能源作为不可再生能源正日益枯竭，而且它所造成的环境污染日益严重。太阳能光伏供电作为绿色新能源供电方式，其得到了越来越多的应用。它最大的优点是可以再生，对环境没有污染。

太阳能光伏电池的最大特性是外特性曲线随光强和温度的变化而变化，为了能够最大限度地利用太阳能，要求直流变换器能时刻控制太阳能光伏电池的输出，使其工作在最大功率点附近。

目前提出的太阳能供电系统无法保证负载能持续稳定地工作，因此为了能够充分地使用太阳能，同时又需要保证负载能够时刻正常稳定地工作，所以必须加入一辅助电源，以在太阳能光伏无法满足负载供电需要时作为备用。

发明内容

本发明的目的在于：提出一种以太阳能光伏为主供电电源、市电电源为辅助电源的联合供电系统及其联合供电控制方法。

本发明供电系统包括光伏阵列、市电电源、DC/DC变换器、PFC变换器和DC/AC逆变器，其中：光伏阵列的输出通过DC/DC变换器接入直流母线，市电电源的输出通过PFC变换器接入直流母线，DC/AC逆变器的输入端连入直流母线，DC/AC逆变器的输出连接负载。

所述DC/DC变换器是由Boost电路、全桥变换器和整流滤波电路依次串接组成，Boost电路的输入连接光伏阵列的输出，整流滤波电路的输出接入直流母线。

所述PFC变换器是由PFC整流电路连接Boost PFC电路组成，PFC整流电路的输入连接市电电源的输出，Boost PFC电路的输出接入直流母线。

基于本发明供电系统的供电控制方法，该控制方法所采用的控制电路分为两路，具体为：

光伏阵列输出电流、电压采样接入MPPT控制器，MPPT控制器的输出接入加法器，加法器的输出与光伏阵列输出电流采样接入第一减法器，第一减法器的输出依次通过第一电流调节器、第一PWM电路和第一门极驱动电路后连接Boost开关管；电压比较器参考值与直流母线输出电压采样接入第二减法器，第二减法器的输出接入电压调节器，电压调节器的一路输出与正弦馒头波接入乘法器，另一路输出通过阻断二极管接入加法器，乘法器的输出与PFC变换器电感电流采样接入第三减法器，第三减法器的输出依次通过第二电流调节器、第二PWM电路和第二门极驱动电路后连接Boost PFC开关管；

该控制方法包括如下内容：

当光伏阵列的最大输出功率大于负载所需功率时，由光伏阵列单独向负载供电，直流母线电压升高，使电压调节器的输出为负，Boost PFC开关管的占空比为0，同时使阻断二极管导通，电压调节器的输出作为调整信号使MPPT控制器中电压给定参考值减小，此时电压调节器与第一电流调节器组成双闭环，使直流母线稳压，处于稳压状态；

当光伏阵列的最大输出功率小于负载所需功率时，由光伏阵列和市电电源同时向负载供电，此时电压调节器调节Boost PFC开关管的占空比控制直流母线电压，阻断二极管阻断，两路控制电路独立工作，MPPT控制器计算得到的光伏阵列最大功率点电压值作为第一电流调节器的基准给定，使光伏阵列输出最大功率，不足功率由市电电源提供；

当光伏阵列无法工作时，关闭DC/DC变换器，由市电电源向负载供电，电压调节器调节Boost PFC开关管的占空比控制直流母线电压，使直流母线电压恒定。

本发明供电系统以光伏阵列为主要供电电源，根据太阳能光伏电池输出功率的多少，来控制本系统在三种模式下平稳切换，即太阳能单路独立工作、市电单路独立工作、太阳能/市电两路联合工作模式，实现尽可能地利用太阳能，在太阳能不足的情况下以市电辅助供电，保证负载能持续稳定地工作。

附图说明

图1为本发明供电系统的结构框图。

图2为本发明供电系统的电路原理图。

图3～图5分别为本发明供电系统的三种工作模态能量流动示意图。

图6为本发明供电系统的控制电路结构示意图。

图7～图9分别为本发明供电系统控制电路的三种工作模态示意图。