[发明专利]一种光伏/蓄电池混合式电流逆变型分布发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电系统，具体涉及一种光伏/蓄电池混合式电流逆变型分布发电系统，属于电工、电力电子、新能源发电技术领域。

背景技术

目前大功率并网逆变器主要有电压源型和电流源型两大类。由于直流母线电压恒定、交流电压控制直接、及电压源型变换器开关器件广泛使用，目前大部分逆变型分布发电研究都是基于电压源型逆变器。相比电压逆变型发电，电流逆变型分布发电具有自身的特点：(1)拓扑结构简单。(2)逆变器输出电压波形好，dv/dt小。(3)逆变器PWM策略简单。(4)短路电流保护能力强。电网发生短路故障时，逆变器直流侧电感有着较好的限流作用。(5)由于输出波形接近正弦波，逆变器的并网电缆长度允许较长。(6)电流型逆变器自身具有升压功能。可将可再生能源(如光伏电池)输出直接通过逆变器接入电网，无需DC/DC升压变换器。(7)部分直流母线电感可利用电缆的电感效应来实现，直流母线电感具有较长的寿命。(8)电流逆变型分布发电动态性能完全可满足风力、光伏等可再生能源功率变化要求。

目前国内外绝大多数光伏并网发电系统均是基于电压源型逆变器的，而电流逆变型并网发电系统很少；且基于电流型逆变器的蓄电池充放电系统也非常少。

由于光伏等可再生能源发电系统的输出功率具有间歇性的特点，因此给输电电网带来的不稳定因素，限制了基于可再生能源分布发电的大规模并网。所以实际中需要储能系统如蓄电池系统参与输出功率的平滑，来补偿可再生能源的不稳定输出功率。另一方面，当主电网进行检修或发生故障时，基于可再生能源的分布发电会从主电网中断开，和当地负荷一起形成孤岛电网，这时分布发电需给孤岛电网中的当地负荷提供能源。而基于可再生能源的分布发电由于其输出功率不稳定，和孤岛电网中的当地用电负荷不能平衡，因此必需借助储能系统配合来填补分布发电系统输出功率和孤岛电网中当地用电负荷之间的功率差异。

传统的光伏和蓄电池系统通过各自的并网逆变器在电网侧相联，这样需要至少两套并网逆变器，从而增加了系统的成本。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种可降低成本、且具有电流型并网逆变器优点的光伏/蓄电池混合式电流逆变型分布发电系统，不仅可平滑光伏电池板的不稳定功率输出，而且在孤岛电网下具有支撑电网电压的能力。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明包括第一电压/电流变换器或串联的第二电压/电流变换器与第三电压/电流变换器，均用于将电压转换成电流；蓄电池；双向功率升压直流/直流变换器，与蓄电池相连接，用于对蓄电池进行充放电；光伏电池板；单向功率升压直流/直流变换器，与光伏电池板输出端相连接，用于将光伏电池板发出的能量传送给第一电压/电流变换器或第三电压/电流变换器；和电流型并网逆变器，与电网输入端相连接，用于将第一电压/电流变换器或第二电压/电流变换器及第三电压/电流变换器输出的直流电流转换成交流电流；双向功率升压直流/直流变换器和单向功率升压直流/直流变换器输出端均通过第一电压/电流变换器与电流型并网逆变器输入端相连接，或双向功率升压直流/直流变换器和单向功率升压直流/直流变换器输出端分别通过第二电压/电流变换器和第三电压/电流变换器与电流型并网逆变器输入端相连接。

上述蓄电池、光伏电池板、双向功率升压直流/直流变换器和单向功率升压直流/直流变换器的两输出端均并联有电容，用于减小电压纹波。

上述电流型并网逆变器通过电感与电网相连接，用于减小并网电流谐波，实现并网电流控制。

上述系统结构具有一般性，可适用于其它可再生能源和储能系统的集成。其中，光伏电池板可由燃料电池取代，蓄电池可由超级电容取代。

本发明所提出的光伏/蓄电池系统基于电流型并网逆变器，因此具有电流逆变型分布式发电拓扑结构简单、故障电流保护能力强、具有升压功能、直流侧储能器件电感寿命长等优点；本发明的光伏系统和蓄电池系统共用一个电流型并网逆变器，节约了成本，而且控制直接、简单；本发明将蓄电池和光伏系统在直流侧有效集成，不仅可平滑光伏电池板的不稳定功率输出，而且使系统具有在孤岛电网下具有支撑电网电压的能力；当电网发生短路故障时，光伏中能量能够有效存储到蓄电池中，避免了并网电流过流。

附图说明

图1为本发明所提出的光伏/蓄电池并联混合式电流逆变型分布发电系统结构示意图；

图2为本发明所提出的光伏/蓄电池串联混合式电流逆变型分布发电系统结构示意图；