[发明专利]一种单相光伏发电双模式逆变器系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种单相光伏发电双模式逆变器系统及控制方法，涉及逆变器控制技术领域，由光伏组件、Boost升压电路、LLC谐振变换器、双向DC/DC变换器、逆变器、蓄电池、直流负载、交流负载、电网构成的双模式逆变器系统，可以降低逆变器系统损耗、提高光伏逆变器系统发电效率，双模式逆变器通过对离网储能、并网发电的协调控制，实现了发电系统的高质量、高可靠性和高稳定性的供电要求。本发明离网模式切换到并网模式时，控制逆变器的输出电压不断跟踪电网电压的幅值、相位，并网模式切换到离网模式时，控制系统的电压参考值为断网前的负载电压的幅值、相位，从而实现无缝切换，避免较大电压和大电流的冲击，确保电网和用电设备安全。

技术领域

本发明涉及逆变器控制技术领域，具体涉及一种单相光伏发电双模式逆变器系统及其控制方法。

背景技术

化石燃料的供应正在面临严重短缺的危机局面，而随着世界人口的迅速增长和经济的持续发展，人类对于能源的需求量日益增加，这势必造成能源供需不均衡。为了应对化石燃料逐渐短缺的严重局面，必须逐步改变能源消费结构，大力推广新能源发电已是势在必行。分布式光伏发电系统逐渐成为未来的发展趋势。

光伏逆变器是太阳能利用环节的最关键部分，其基本原理是利用光生伏特效应，将太阳能电池组件发出的不稳定直流电逆变为用户负载可使用交流电。光伏逆变器按逆变器输出有没有和电网连接，可分为并网逆变器、离网逆变器。离网逆变器是指逆变器输出不与电网连接的独立发电系统，主要应用在大电网覆盖不到的偏远地区，如农村，山区等。离网逆变器必须配备储能装置，在光照充足时，光伏电池组件经充电控制器，将太阳能转换为化学能或其他形式的能量储能在储能装置中；在光照不足时，由储能装置通过放电电路和逆变电路为用户负载提供能量。离网逆变器可在一定程度上实现系统发电和用户用电负荷之间的平衡自足，而且组装携带方便，便于移动。然而离网发电系统发出的电能受限于负载和储能装备，能源利用率低，不能将剩余电能转换为利润。并网逆变器的输出与电网直接相连，并网逆变器发出的电能可以直接被用户负载使用，也可以将剩余电量计价并入并网。然而并网逆变器只能在并网条件下运行，一旦电网出现故障，并网逆变器将因孤岛保护而停止工作，许多重要的用电设备如通讯电源、服务器电源、工业生产用电会因电力间断而造成重大损失。

光伏发电系统存在独立运行与并网运行两种运行方式：当光伏阵列产生的电能充足时，系统并网运行工作，在该模式下，系统既能够保证本地负载的正常工作，又可以将逆变器输出的多余电能输送至电网，可充分提高能源的利用率；当发生电网故障或者停电的情况下，系统切换至独立模式，独立地给本地负载供电。但由于光伏系统的输出功率不稳定性，以及本地负载用电量的不稳定性，在很多情况下系统需要改变工作模式，在两种模式的切换过程中，逆变系统以及电网设备容易出现较大的电压、电流冲击，这对电网、负载和逆变器都极为不利。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明为了克服上述现有光伏发电系统在并网与离网两种模式的切换过程中，逆变系统以及电网设备容易出现较大的电压、电流冲击的缺陷问题，提供一种单相光伏发电双模式逆变器系统及其控制方法，由光伏组件、Boost升压电路、LLC谐振变换器、双向DC/DC变换器、逆变器、蓄电池、直流负载、交流负载、电网构成的双模式逆变器系统，可以降低逆变器系统损耗、提高光伏逆变器系统发电效率，双模式逆变器通过对离网储能、并网发电的协调控制，实现了发电系统的高质量、高可靠性和高稳定性的供电要求，既可以工作在离网独立发电状态，又可以工作在并网发电状态。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：