本發(fā)明涉及光伏發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著技術(shù)的發(fā)展和節(jié)能減排的開(kāi)展，光伏發(fā)電越來(lái)越受到重視和關(guān)注，光伏逆變裝置可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要裝置。光伏逆變裝置多種多樣，其中離并網(wǎng)型的光伏逆變裝置因其具有離網(wǎng)和并網(wǎng)兩者模式，使用靈活而得到廣泛應(yīng)用。離并網(wǎng)型的光伏逆變裝置在有市電時(shí)處于并網(wǎng)模式，由電網(wǎng)向負(fù)載供電，并且太陽(yáng)能能量可傳輸?shù)诫娋W(wǎng)中；在市電掉電時(shí)處于離網(wǎng)模式，由太陽(yáng)能和蓄電池兩者向負(fù)載輸出能量。但現(xiàn)有離并網(wǎng)型的光伏逆變裝置無(wú)法對(duì)太陽(yáng)能、電網(wǎng)和蓄電池的能量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，多種能源得不到合理而充分的利用，能量利用率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種可對(duì)多種能源的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，提高能量利用率的多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置及其控制方法。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置，包括光伏輸入模塊、市電輸入模塊、蓄電池輸入模塊和逆變輸出模塊，還包括變流器，所述市電輸入模塊的輸出端和變流器的一端電連接，所述光伏輸入模塊的輸出端、蓄電池輸入模塊的輸出端和變流器的另一端均與逆變輸出模塊的輸入端電連接；

所述變流器為雙向變流器，所述市電輸入模塊通過(guò)變流器向逆變輸出模塊輸送電量，所述光伏輸入模塊通過(guò)變流器向市電輸入模塊輸送電量。

優(yōu)選地，所述光伏輸入模塊包括光伏輸入端口和MPPT控制器；所述逆變輸出模塊包括交流輸出端口和逆變器；所述市電輸入模塊包括市電輸入端口；

所述市電輸入端口和變流器的一端電連接，所述光伏輸入端口和所述MPPT控制器的輸入端電連接，所述逆變器的輸入端、變流器的另一端和MPPT控制器的輸出端電連接，所述逆變器的輸出端和交流輸出端口電連接；

所述MPPT控制器用于控制太陽(yáng)能板通過(guò)光伏輸入端口輸入的電量。

優(yōu)選地，所述蓄電池輸入模塊包括蓄電池連接端口和電池充放電控制器；

所述電池充放電控制器的一端和蓄電池連接端口電連接，所述MPPT控制器的輸出端、變流器的另一端和逆變器的輸入端均與所述電池充放電控制器的另一端；

所述電池充放電控制器用于控制和蓄電池連接端口電連接的蓄電池的充放電。

優(yōu)選地，所述MPPT控制器包括電感L1、L2、二極管D1、D2、電容C1、C2和MOS管Q1、Q2，所述電感L1的一端和光伏輸入端口的正極電連接，所述電感L2的一端和光伏輸入端口的負(fù)極電連接，所述二極管D1的正極、MOS管Q1的漏極和電感L1的另一端電連接，所述二極管D2的負(fù)極、MOS管Q2的源極和電感L2的另一端電連接，所述二極管D1的負(fù)極和電容C1的一端電連接，所述MOS管Q1的源極、MOS管Q2的漏極、電容C1的另一端和電容C2的一端均與市電輸入端口的N極電連接，所述電容C2的另一端和二極管D2的正極電連接。

優(yōu)選地，電池充放電控制器包括電感L3、L4和MOS管Q3、Q4、Q5、Q6，所述電感L3的一端和蓄電池連接端口的正極電連接，所述電感L4的一端和蓄電池連接端口的負(fù)極電連接，所述MOS管Q3的源極、MOS管Q4的漏極和電感L3的另一端電連接，所述MOS管Q5的源極、MOS管Q6的漏極和電感L4的另一端電連接，所述MOS管Q4的源極、MOS管Q5的漏極和市電輸入端口的N極電連接，所述MOS管Q3的漏極和電容C1的一端電連接，所述MOS管Q6的源極和電容C2的另一端電連接。

優(yōu)選地，所述變流器包括電感L5、MOS管Q7、Q8、Q9、Q10和電容C3、C4，所述電感L5的一端和市電輸入端口的L極電連接，所述MOS管Q7的源極、MOS管Q8的漏極和MOS管Q10的漏極均與電感L5的另一端電連接，所述MOS管Q7的漏極和電容C3的一端電連接，所述MOS管Q8的源極和MOS管Q9的源極電連接，所述電容C3的另一端、MOS管Q9的漏極和電容C4的一端均與市電輸入端口的N極電連接，所述MOS管Q10的源極、電容C4的另一端和電容C2的另一端電連接，所述電容C3的一端和電容C1的一端電連接。

優(yōu)選地，所述逆變器包括電感L6和MOS管Q11、Q12、Q13、Q14，所述電感L6的一端和交流輸出端口的L極電連接，所述MOS管Q11的源極、MOS管Q14的漏極和MOS管Q12的源極均與電感L6的另一端電連接，所述MOS管Q13的漏極和MOS管Q12的漏極電連接，所述MOS管Q13的源極和市電輸入端口的N極電連接，所述MOS管Q11的漏極和電容C3的一端電連接，所述MOS管Q14的源極和電容C4的另一端電連接。

優(yōu)選地，所述逆變器還包括電容C5和單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1，所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1的輸出端和交流輸出端口的L極電連接，所述電容C5的一端、電感L6的一端和單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1的第一輸入端電連接，所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1的第二輸入端和市電輸入端口的L極電連接，所述電容C5的另一端、交流輸出端口的N極和市電輸入端口的N極電連接。

優(yōu)選地，所述多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置的控制方法，包括太陽(yáng)能板和蓄電池，所述光伏輸入端口和太陽(yáng)能板電連接，所述蓄電池連接端口和蓄電池電連接，所述市電輸入端口和電網(wǎng)電連接，所述交流輸出端口和負(fù)載電連接；

當(dāng)太陽(yáng)能板的輸出電量大于負(fù)載所需電量，并且電網(wǎng)正常時(shí)，太陽(yáng)能板依次通過(guò)MPPT控制器和逆變器向負(fù)載供電，同時(shí)太陽(yáng)能板也依次通過(guò)MPPT控制器和電池充放電控制器向蓄電池充電，同時(shí)太陽(yáng)能板還依次通過(guò)MPPT控制器和變流器向電網(wǎng)送電；

當(dāng)太陽(yáng)能板的輸出電量小于負(fù)載所需電量，并且電網(wǎng)正常時(shí)，太陽(yáng)能板依次通過(guò)MPPT控制器和逆變器向負(fù)載供電，同時(shí)電網(wǎng)依次通過(guò)變流器和逆變器向負(fù)載供電，同時(shí)電網(wǎng)依次通過(guò)變流器和電池充放電控制器向蓄電池充電；

當(dāng)太陽(yáng)能板無(wú)輸出電量，但電網(wǎng)正常時(shí)，電網(wǎng)依次通過(guò)變流器和逆變器向負(fù)載供電，同時(shí)電網(wǎng)依次通過(guò)變流器和電池充放電控制器向蓄電池充電；

當(dāng)太陽(yáng)能板無(wú)輸出電量，并且電網(wǎng)異常時(shí)，蓄電池依次通過(guò)電池充放電控制器和逆變器向負(fù)載供電；

當(dāng)處于空載狀態(tài)，且太陽(yáng)能板無(wú)輸出電量，但電網(wǎng)正常時(shí)，蓄電池依次通過(guò)電池充放電控制器和變流器向電網(wǎng)送電。

所述多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置設(shè)置變流器，所述變流器為一個(gè)雙向變流器，既可做整流器，也可做逆變器，從而既可從電網(wǎng)上獲取電量，也可將電量輸送到電網(wǎng)，使太陽(yáng)能得到充分利用。所述多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置可根據(jù)不同情況對(duì)太陽(yáng)能、電網(wǎng)和蓄電池的輸出電量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而在保證負(fù)載所需的電量供應(yīng)外，還使太陽(yáng)能、電網(wǎng)和蓄電池的能量得到合理而充分的利用，大大地提高能量利用率，避免能源利用的不充分、不平衡和低效率。

附圖說(shuō)明

附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的內(nèi)容不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。

圖1是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的逆變裝置模塊連接示意圖；

圖2是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的逆變裝置整體電路圖；

圖3是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的光伏輸入模塊電路圖；

圖4是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的蓄電池輸入模塊電路圖；

圖5是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的變流器電路圖；

圖6是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的逆變輸出模塊電路圖；

圖7是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的變流器逆變狀態(tài)工作原理圖；

圖8是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的太陽(yáng)能板和電網(wǎng)共同輸電工作原理圖；

圖9是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的電網(wǎng)輸電工作原理圖；

圖10是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的蓄電池輸電工作原理圖；

圖11是本發(fā)明其中一個(gè)實(shí)施例的蓄電池向電網(wǎng)送電工作原理圖。

其中：光伏輸入端口1；市電輸入端口2；蓄電池連接端口3；交流輸出端口4；變流器21；逆變器41；MPPT控制器11；電池充放電控制器31；電感L1、L2、L3、L4、L5、L6；二極管D1、D2；電容C1、C2、C3、C4、C5；MOS管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12、Q13、Q14；單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1；電流方向A、B、C、D、E。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

本實(shí)施例的多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置，包括光伏輸入模塊、市電輸入模塊、蓄電池輸入模塊和逆變輸出模塊，如圖1所示，還包括變流器21，所述市電輸入模塊的輸出端和變流器21的一端電連接，所述光伏輸入模塊的輸出端、蓄電池輸入模塊的輸出端和變流器21的另一端均與逆變輸出模塊的輸入端電連接；

所述變流器21為雙向變流器，所述市電輸入模塊通過(guò)變流器21向逆變輸出模塊輸送電量，所述光伏輸入模塊通過(guò)變流器21向市電輸入模塊輸送電量。

所述多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置設(shè)置變流器21，所述變流器21為一個(gè)雙向變流器，既可做整流器，也可做逆變器，從而既可從電網(wǎng)上獲取電量，也可將電量輸送到電網(wǎng)，使太陽(yáng)能得到充分利用。所述多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置可根據(jù)不同情況對(duì)太陽(yáng)能、電網(wǎng)和蓄電池的輸出電量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而在保證負(fù)載所需的電量供應(yīng)外，還使太陽(yáng)能、電網(wǎng)和蓄電池的能量得到合理而充分的利用，大大地提高能量利用率，避免能源利用的不充分、不平衡和低效率。

優(yōu)選地，如圖1所示，所述光伏輸入模塊包括光伏輸入端口1和MPPT控制器11；所述逆變輸出模塊包括交流輸出端口4和逆變器41；所述市電輸入模塊包括市電輸入端口2；

所述市電輸入端口2和變流器21的一端電連接，所述光伏輸入端口1和所述MPPT控制器11的輸入端電連接，所述逆變器41的輸入端、變流器21的另一端和MPPT控制器11的輸出端電連接，所述逆變器41的輸出端和交流輸出端口4電連接；所述MPPT控制器11用于控制太陽(yáng)能板通過(guò)光伏輸入端口1輸入的電量。所述MPPT控制電路11和光伏輸入端口1串接，所述MPPT控制電路11為單向電量傳遞，僅能將太陽(yáng)能板的電量輸送進(jìn)所述多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置，所述MPPT控制電路11為最大功率點(diǎn)跟蹤的太陽(yáng)能控制電路，可對(duì)太陽(yáng)能板的直流輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，將低壓的直流輸出升壓并以最大輸出功率輸出，最大限度地提高太陽(yáng)能的利用率。

優(yōu)選地，如圖1所示，所述蓄電池輸入模塊包括蓄電池連接端口3和電池充放電控制器31；所述電池充放電控制器31的一端和蓄電池連接端口3電連接，所述MPPT控制器11的輸出端、變流器21的另一端和逆變器41的輸入端均與所述電池充放電控制器31的另一端；所述電池充放電控制器31用于控制和蓄電池連接端口3電連接的蓄電池的充放電。

所述電池充放電控制器31和蓄電池連接端口3串接，控制和蓄電池連接端口3電連接的蓄電池的充放電，蓄電池通過(guò)所述電池充放電控制器31既可進(jìn)行充電，也可進(jìn)行放電；即太陽(yáng)能板和電網(wǎng)的電量可通過(guò)電池充放電控制器31輸送給蓄電池，蓄電池的電量也可通過(guò)逆變輸出模塊向負(fù)載供電，所述電池充放電控制器31控制蓄電池的充放電量，有效地保護(hù)蓄電池，防止因蓄電池的不合理充放電而縮短蓄電池的使用壽命。

優(yōu)選地，所述MPPT控制器11包括電感L1、L2、二極管D1、D2、電容C1、C2和MOS管Q1、Q2，如圖2、圖3所示，所述電感L1的一端和光伏輸入端口的正極電連接，所述電感L2的一端和光伏輸入端口的負(fù)極電連接，所述二極管D1的正極、MOS管Q1的漏極和電感L1的另一端電連接，所述二極管D2的負(fù)極、MOS管Q2的源極和電感L2的另一端電連接，所述二極管D1的負(fù)極和電容C1的一端電連接，所述MOS管Q1的源極、MOS管Q2的漏極、電容C1的另一端和電容C2的一端均與市電輸入端口的N極電連接，所述電容C2的另一端和二極管D2的正極電連接。

所述MPPT控制器11由電感L1、L2、二極管D1、D2、電容C1、C2和MOS管Q1、Q2構(gòu)成三電平升壓電路，二極管D1、D2可阻止多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置的電量輸送給太陽(yáng)能板，保證太陽(yáng)能板的能量傳遞為單向；通過(guò)MOS管Q1、Q2的通斷來(lái)對(duì)太陽(yáng)能板的直流輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，將低壓的單電平直流輸出升壓成三電平交流輸出，并以最大輸出功率輸出，最大限度地提高太陽(yáng)能的利用率。

優(yōu)選地，電池充放電控制器31包括電感L3、L4和MOS管Q3、Q4、Q5、Q6，如圖2、圖4所示，所述電感L3的一端和蓄電池連接端口3的正極電連接，所述電感L4的一端和蓄電池連接端口3的負(fù)極電連接，所述MOS管Q3的源極、MOS管Q4的漏極和電感L3的另一端電連接，所述MOS管Q5的源極、MOS管Q6的漏極和電感L4的另一端電連接，所述MOS管Q4的源極、MOS管Q5的漏極和市電輸入端口2的N極電連接，所述MOS管Q3的漏極和電容C1的一端電連接，所述MOS管Q6的源極和電容C2的另一端電連接。

所述電池充放電控制器31由電感L3、L4和MOS管Q3、Q4、Q5、Q6構(gòu)成三電平升降壓斬波電路，通過(guò)MOS管Q3、Q6的通斷來(lái)控制和蓄電池連接端口3電連接的蓄電池的充放電量。當(dāng)MOS管Q3導(dǎo)通并且MOS管Q6斷開(kāi)時(shí)，電池充放電控制器31處于降壓狀態(tài)，蓄電池充電；當(dāng)MOS管Q3斷開(kāi)并且MOS管Q6導(dǎo)通時(shí)，電池充放電控制器31處于升壓狀態(tài)，蓄電池放電。

優(yōu)選地，所述變流器21包括電感L5、MOS管Q7、Q8、Q9、Q10和電容C3、C4，如圖2、圖5所示，所述電感L5的一端和市電輸入端口2的L極電連接，所述MOS管Q7的源極、MOS管Q8的漏極和MOS管Q10的漏極均與電感L5的另一端電連接，所述MOS管Q7的漏極和電容C3的一端電連接，所述MOS管Q8的源極和MOS管Q9的源極電連接，所述電容C3的另一端、MOS管Q9的漏極和電容C4的一端均與市電輸入端口2的N極電連接，所述MOS管Q10的源極、電容C4的另一端和電容C2的另一端電連接，所述電容C3的一端和電容C1的一端電連接。

所述變流器21由電感L5、MOS管Q7、Q8、Q9、Q10和電容C3、C4構(gòu)成三電平變流電路，所述變流器21通過(guò)MOS管Q7、Q8、Q9、Q10的通斷來(lái)對(duì)多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置的整體能量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使能源平衡利用。當(dāng)MOS管Q8導(dǎo)通并且MOS管Q9斷開(kāi)時(shí)，所述變流器21處于整流狀態(tài)，電網(wǎng)向多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置輸送電量；當(dāng)MOS管Q9導(dǎo)通并且MOS管Q8斷開(kāi)時(shí)，所述變流器21處于逆變狀態(tài)，太陽(yáng)能板的電量通過(guò)變流器21向電網(wǎng)輸送。

優(yōu)選地，所述逆變器41包括電感L6和MOS管Q11、Q12、Q13、Q14，如圖2、圖6所示，所述電感L6的一端和交流輸出端口4的L極電連接，所述MOS管Q11的源極、MOS管Q14的漏極和MOS管Q12的源極均與電感L6的另一端電連接，所述MOS管Q13的漏極和MOS管Q12的漏極電連接，所述MOS管Q13的源極和市電輸入端口2的N極電連接，所述MOS管Q11的漏極和電容C3的一端電連接，所述MOS管Q14的源極和電容C4的另一端電連接。所述逆變器41由電感L6和MOS管Q11、Q12、Q13、Q14構(gòu)成三電平逆變電路，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，逆變后的交流電為正弦波形，無(wú)雜波，從而為負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)電源。

優(yōu)選地，所述逆變器41還包括電容C5和單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1，如圖2所示，所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1的輸出端和交流輸出端口4的L極電連接，所述電容C5的一端、電感L6的一端和單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1的第一輸入端電連接，所述單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1的第二輸入端和市電輸入端口2的L極電連接，所述電容C5的另一端、交流輸出端口4的N極和市電輸入端口2的N極電連接。所述逆變器41設(shè)置單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1，為負(fù)載提供雙母線(xiàn)供電：在逆變器41正常時(shí)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1的第一輸入端和單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1的輸出端連通，由逆變器41向負(fù)載供電；當(dāng)逆變器41異常時(shí)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1的第二輸入端和單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1的輸出端連通，電網(wǎng)由旁路向負(fù)載供電，保證為負(fù)載不間斷供電，提高供電可靠性和穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置的控制方法，包括太陽(yáng)能板和蓄電池，所述光伏輸入端口1和太陽(yáng)能板電連接，所述蓄電池連接端口3和蓄電池電連接，所述市電輸入端口2和電網(wǎng)電連接，所述交流輸出端口4和負(fù)載電連接；

當(dāng)太陽(yáng)能板的輸出電量大于負(fù)載所需電量，并且電網(wǎng)正常時(shí)，如圖7的電流方向A所示，太陽(yáng)能板依次通過(guò)MPPT控制器11和逆變器41向負(fù)載供電，同時(shí)太陽(yáng)能板也依次通過(guò)MPPT控制器11和電池充放電控制器31向蓄電池充電，同時(shí)太陽(yáng)能板還依次通過(guò)MPPT控制器11和變流器21向電網(wǎng)送電；

當(dāng)太陽(yáng)能板的輸出電量小于負(fù)載所需電量，并且電網(wǎng)正常時(shí)，如圖8的電流方向B所示，太陽(yáng)能板依次通過(guò)MPPT控制器11和逆變器41向負(fù)載供電，同時(shí)電網(wǎng)依次通過(guò)變流器21和逆變器41向負(fù)載供電，同時(shí)電網(wǎng)依次通過(guò)變流器21和電池充放電控制器31向蓄電池充電；

當(dāng)太陽(yáng)能板無(wú)輸出電量，但電網(wǎng)正常時(shí)，如圖9的電流方向C所示，電網(wǎng)依次通過(guò)變流器21和逆變器41向負(fù)載供電，同時(shí)電網(wǎng)依次通過(guò)變流器21和電池充放電控制器31向蓄電池充電；

當(dāng)太陽(yáng)能板無(wú)輸出電量，并且電網(wǎng)異常時(shí)，如圖10的電流方向D所示，蓄電池依次通過(guò)電池充放電控制器31和逆變器41向負(fù)載供電；

當(dāng)處于空載狀態(tài)，且太陽(yáng)能板無(wú)輸出電量，但電網(wǎng)正常時(shí)，如圖11的電流方向E所示，蓄電池依次通過(guò)電池充放電控制器31和變流器21向電網(wǎng)送電。

所述多能源轉(zhuǎn)換的逆變裝置的控制方法可根據(jù)不同情況對(duì)太陽(yáng)能、電網(wǎng)和蓄電池的輸出電量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而在保證負(fù)載所需的電量供應(yīng)外，還使太陽(yáng)能、電網(wǎng)和蓄電池的能量得到合理而充分的利用，大大地提高能量利用率，避免能源利用的不充分、不平衡和低效率。

以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制?；诖颂幍慕忉?zhuān)绢I(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。