[发明专利]用于分布式电源并网的宽范围电压输入变换装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统控制技术领域，尤其涉及一种用于分布式电源并网的宽范围电压输入变换装置及方法。

背景技术

随着能源消耗的日益增长，不可再生的化石燃料终将枯竭，因此绿色清洁能源如风力发电、光伏发电、燃料电池等得到了快速发展。分布式发电技术作为清洁能源并网的有效方式，受到越来越多人的重视。由于分布式发电系统调节方式和自身结构固有特性，利用风能、太阳能等的分布式发电系统的输入能量具有天然波动性，所以，分布式电源输出功率波动很大，其输出电压多是在一个很宽的范围内变化，不确定性程度高，容易造成电网电压波动引起闪变，且分布式发电系统无法通过相关措施对输出功率进行等级分类，因此，对于分布式电源发电系统的电压输入范围和多端输出功率等级分类提出了更高的要求。目前分布式发电系统主要通过Boost-Buck升降压电路来改善分布式电源输入电压范围拓宽的措施，当涉及到功率等级的提升，往往需要功率等级极高的元件，Boost-Buck升降压电路固有器件的特性限制了分布式发电系统的电压输入范围和功率等级的分类。对于分布式电源发电系统，不仅需要宽范围的电压输入，也需要简单可靠的措施对功率等级进行分类，以适应不同环境下对分布式发电系统的需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种用于分布式电源并网的宽范围电压输入变换装置及方法，针对的是分布式电源并网的电压输入范围的提升和并网输出功率等级的分类，结合硬件辅助电路、控制方法与控制系统硬件结构，能够拓宽分布式电源并网的电压输入范围，对并网输出功率等级进行分类，避免由于环境或其它因素造成的电压波动对分布式发电系统的影响，满足不同环境下对输出并网功率的需求，并具有增强人机对话的功能。

一方面，本发明提供一种用于分布式电源并网的宽范围电压输入变换装置，包括微处理器单元、全桥高频阵列单元、复合缓冲保护单元、功率变频单元、MOSFET/IGBT驱动单元、电压检测单元、电流检测单元、无线通讯单元、LC滤波器和上位机；

所述的微处理器单元用于处理电流检测单元和电压检测单元采集到的电流和电压信息，进而驱动MOSFET/IGBT驱动单元控制MOSFET和IGBT器件的通断，同时将采集到的电流电压信息传输到上位机，PC端记录电压和电流信息，为拓宽分布式电源并网的电压输入范围和输出功率等级分类提供保障；所述微处理器单元包括主控芯片、第一缓冲芯片和第二缓冲芯片；所述MOSFET/IGBT驱动单元通过第一缓冲芯片与主控芯片连接，所述电流检测单元和电压检测单元均通过第二缓冲芯片与主控芯片连接，所述无线通讯单元直接与所述主控芯片连接；

所述全桥高频阵列单元包括五个结构相同的全桥高频稳压电路，设于两根直流母线上，用于拓宽分布式电源并网的电压输入范围；所述的全桥高频阵列单元包括三个输入端和一个输出端，所述的高频阵列单元的第一输入端通过电流检测单元和电压检测单元连接作为分布式并网电源的储能变换电池，所述全桥高频阵列单元的第二输入端连接所述MOSFET/IGBT驱动单元输出端，所述全桥高频阵列单元的第三输入端连接微处理器单元的第二输出端，所述全桥高频阵列单元的输出端连接复合缓冲单元的第一输入端；

所述复合缓冲保护单元包括两个结构相同的第一复合缓冲电路和第二复合缓冲电路，分别设于两根母线I和II上，用于抑制IGBT器件通断时母线上尖峰电压；所述复合缓冲保护单元包括两个输入端和两个输出端，所述复合缓冲保护单元的第一输入端连接高频阵列单元的输出端，所述复合缓冲保护单元的第二输入端连接所述MOSFET/IGBT驱动单元的输出端，所述复合缓冲保护单元的第一输出端连接电流检测单元的输入端，所述复合缓冲保护单元的第二输出端连接功率变频单元的第一输入端；

所述功率变频单元用于将母线侧直流电压转变为电网侧交流电压，包括6个结构相同的子单元，各子单元的电路结构均与所述第一或第二复合缓冲电路的电路结构相同；

所述MOSFET/IGBT驱动单元包括驱动芯片及外围保护电路，用于将微处理器单元输出信号进行升压处理，进而达到控制MOSFET和IGBT器件栅极所需电压；

所述电压检测单元用于检测复合缓冲保护单元、高频阵列单元第一输入端和功率变频单元三路输出端的电压，包括两组电路结构相同的电压检测电路；