[发明专利]一种三端口集成式光伏储能变换器

说明书

本发明公开了一种三端口集成式光伏储能变换器，该变换器包括两个开关管、三个电容、两个二极管和两个电感；三个电容分别与蓄电池、光伏组件和负载并联；第一开关管和第二开关管互补导通。采用PWM+PFM调制策略，控制第一电感工作在DCM模式，采用变频控制实现光伏组件最大功率点跟踪控制；控制第二电感工作在CCM模式，采用变占空比实现负载恒压控制。本发明通过复用开关管实现功率开关的集成，减少了一个开关管及其驱动模块，提高了变换器的集成度，并降低了成本。

技术领域

本发明属于变换器控制技术领域，具体涉及一种三端口集成式光伏储能变换器。

背景技术

随着能源危机与环境污染的日益加剧，光伏发电技术受到各国政府和企业的广泛关注。由于太阳能具有波动性和随机性，光伏发电系统需要配备蓄电池来储存和调节电能，保证向负载(如直流变换器、逆变器、直流微网等)连续稳定供电。因此，光伏储能发电系统具有光伏、蓄电池和负载三个端口，且通常采用Boost光伏接口和Buck/Boost双向储能接口两个变换器，分别实现光伏阵列的最大功率点跟踪(Maximum Pawer Point Tracking,MPPT)控制和蓄电池的充放电控制，如图1所示。这种结构能够有效地实现光伏储能系统的能量管理与控制，但存在元器件数量多、体积重量大，整体效率低等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种三端口集成式光伏储能变换器，减少了开关管及其驱动模块，提高了变换器的集成度。

本发明提供了一种三端口集成式光伏储能变换器，包括：第一开关管、第二开关管、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、第一电感和第二电感；所述第一开关管与所述第二开关管互补导通，所述第一电感和第二电感分别工作在DCM模式和CCM模式；所述光伏阵列的正极与所述第一电感的第一端和所述第一电容的第一端连接，所述光伏阵列的负极与所述第一电容的第二端、所述蓄电池的负极、所述第二电容的第二端、所述第一开关管的源极、所述第三电容的第二端、所述负载的负极连接；所述蓄电池的正极与所述第二电容的第一端、所述第二电感的第一端连接；所述第一电感的第二端与所述第一二极管的阳极、所述第二二极管的阳极连接；所述第一二极管的阴极与所述第二电感的第二端、所述第一开关管的漏极和所述第二开关管的源极连接；所述第二二极管的阴极与所述第二开关管的漏极、所述第三电容的第一端、所述负载的正极连接。

优选的，所述第一开关管和所述第二开关管均为MOS管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过开关管的复用，将传统光伏储能系统中的 Buck/Boost双向储能接口变换器和Boost光伏接口变换器集成在一起，通过PWM+PFM的混合调制策略，实现三个端口间功率流的灵活控制。与传统的用于光伏储能系统的变换器相比，该三端口集成式变换器减少了一个开关管及其驱动模块，提高了系统的集成度，并降低了成本。另外，本发明提供的三端口集成式变换器能够适应光伏储能系统中光伏功率突变、负载功率突变等极端情况，保证了系统的可靠性和稳定运行。

附图说明

图1为传统用于光伏储能系统的变换器电路结构示意图。

图2为本申请实施例的一种三端口集成式光伏储能变换器的电路结构示意图。

图3(a)～图3(c)为本申请实施例的三端口集成式变换器不同模态的等效电路图。

图4(a)为本申请实施例的三端口集成式变换器工作于光伏、蓄电池联合供电模式时的工作波形图。

图4(b)为本申请实施例的三端口集成式变换器工作于光伏同时向蓄电池和负载供电模式时的工作波形图。

图5(a)、5(b)为本申请实施例的三端口集成式变换器系统控制框图。

图6(a)为本申请实施例的三端口集成式变换器由于负载功率减小，运行模式由光伏、蓄电池联合供电模式切换至光伏同时向蓄电池和负载供电模式的仿真波形。