光伏充電系統(tǒng)及用于光伏充電系統(tǒng)的充電控制方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種光伏充電系統(tǒng)及用于光伏充電系統(tǒng)的充電控制方法。該光伏充電系統(tǒng)包括：一個(gè)或多個(gè)光伏電池組件；一個(gè)或多個(gè)高頻逆變器，其與一個(gè)或多個(gè)光伏電池組件一一對(duì)應(yīng)連接，并且一個(gè)或多個(gè)高頻逆變器中的每一個(gè)具有第一輸出端和第二輸出端，所有高頻逆變器的第一輸出端連接在一起組成高頻交流母線的第一端，所有高頻逆變器的第二輸出端連接在一起組成高頻交流母線的第二端；以及多端口變換器，包括分別與高頻交流母線和直流母線連接的兩個(gè)端口以及用于與蓄電池連接的一端口，多端口變換器用于實(shí)現(xiàn)高頻交流母線、直流母線與蓄電池之間的能量變換。上述光伏充電系統(tǒng)的能量變換效率較高。
【專利說明】
光伏充電系統(tǒng)及用于光伏充電系統(tǒng)的充電控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種光伏充電系統(tǒng)及用于光伏充電系統(tǒng)的充電控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著能源危機(jī)和節(jié)能減排的驅(qū)使，大力發(fā)展電動(dòng)汽車成為緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染的有效途徑。汽車燃油是石油消耗的主體。汽車尾氣占世界總二氧化碳排放量的10%? 15%。電動(dòng)汽車可以減小二氧化碳的排放量，改善大氣環(huán)境。以光伏電池作為能源輸入的電動(dòng)汽車充放電站也將具有更大的優(yōu)勢(shì)。推動(dòng)光伏供電的電動(dòng)汽車充放電站的建設(shè)，不僅發(fā)展了電動(dòng)汽車行業(yè)，也推動(dòng)了光伏產(chǎn)業(yè)及新能源的發(fā)展，同時(shí)對(duì)于節(jié)能減排，改善環(huán)境具有雙重的推動(dòng)作用。
[0003]現(xiàn)有的光伏電動(dòng)汽車充電站仍以交流母線或直流母線進(jìn)行光伏電池、電動(dòng)汽車蓄電池和電網(wǎng)之間的能量變換?，F(xiàn)有的能量變換需要通過多級(jí)電力電子變換器實(shí)現(xiàn)，即需要多級(jí)直流-直流變換器、直流-交流變換器、交流_直流變換器等，這使得能量變換的效率很低。2〇13年在IEEE Transact1ns on Power Electronics【電力電子期刊】發(fā)表了 “Unified Active Filter and Energy Storage System for an MW Electric Vehicle Charging Stat1n” 一文，文中提到了采用直流母線作為媒介交換新能源和電動(dòng)汽車蓄電池之間的能量。2013 年在 IEEE Transact1ns on Power Electronics【電力電子期刊】發(fā)表了 “Technical Considerat1ns on Power Convers1n for Electric and Plug-1n Hybrid Electric Vehicle Battery Charging in Photovoltaic Installat1ns”一文，文中提出了對(duì)多臺(tái)集成了新能源的電動(dòng)汽車充電機(jī)組成開關(guān)矩陣網(wǎng)，優(yōu)化相鄰充電機(jī)之間能量的傳遞路徑?？傮w來說，現(xiàn)有研究仍以多級(jí)電力電子變換為主，變換效率低。
[0004]因此，需要提供一種高效的光伏充電系統(tǒng)，以至少部分地解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]考慮到上述問題而提出了本發(fā)明。
[0006]根據(jù)本發(fā)明一方面，提供了一種光伏充電系統(tǒng)。該光伏充電系統(tǒng)包括:一個(gè)或多個(gè)光伏電池組件;一個(gè)或多個(gè)高頻逆變器，其與一個(gè)或多個(gè)光伏電池組件一一對(duì)應(yīng)連接，并且一個(gè)或多個(gè)高頻逆變器中的每一個(gè)具有第一輸出端和第二輸出端，所有高頻逆變器的第一輸出端連接在一起組成高頻交流母線的第一端，所有高頻逆變器的第二輸出端連接在一起組成高頻交流母線的第二端；以及多端口變換器，包括分別與高頻交流母線和直流母線連接的兩個(gè)端口以及用于與蓄電池連接的一端口，多端口變換器用于實(shí)現(xiàn)高頻交流母線、直流母線與蓄電池之間的能量變換。
[0007]根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供了一種用于上述光伏充電系統(tǒng)的充電控制方法，包括: 對(duì)于一個(gè)多個(gè)光伏電池組件中的每一個(gè)，采集該光伏電池組件的輸出電流和輸出電壓，對(duì)該光伏電池組件進(jìn)行最大功率跟蹤，并輸出電壓給定值;對(duì)于一個(gè)多個(gè)光伏電池組件中的每一個(gè)，將電壓給定值與該光伏電池組件的輸出電壓進(jìn)行比較，并輸出光伏電池比較結(jié)果； 對(duì)于一個(gè)多個(gè)光伏電池組件中的每一個(gè)，根據(jù)光伏電池比較結(jié)果控制與該光伏電池組件相對(duì)應(yīng)的高頻逆變器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)于多端口變換器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的移相角；將多端口變換器輸入蓄電池的輸入電流與蓄電池的充電電流曲線進(jìn)行比較，并輸出蓄電池比較結(jié)果；以及根據(jù)蓄電池比較結(jié)果利用脈寬調(diào)制方式控制多端口變換器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光伏充電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)光伏電池到蓄電池、直流母線到蓄電池以及光伏電池到直流母線的單級(jí)功率變換，其能量變換效率較高。
[0009]在
【發(fā)明內(nèi)容】
中引入了一系列簡(jiǎn)化的概念，這些概念將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0010]以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征?！靖綀D說明】
[0011]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，
[0012]圖1示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光伏充電系統(tǒng)的示意性框圖；
[0013]圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的光伏充電系統(tǒng)的示意性電路圖；
[0014]圖3a示出根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)示例的多端口變換器的示意性電路圖；[〇〇15]圖3b示出根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)示例的多端口變換器的示意性電路圖；[〇〇16]圖3c示出根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)示例的多端口變換器的示意性電路圖；[〇〇17]圖3d示出根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)示例的多端口變換器的示意性電路圖。
[0018]圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光伏充電系統(tǒng)的各開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的示意性波形圖；
[0019]圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光伏充電系統(tǒng)的充電控制策略的示意圖；以及
[0020]圖6示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的充電控制方法的示意性流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021]在下文的描述中，提供了大量的細(xì)節(jié)以便能夠徹底地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以了解，如下描述僅涉及本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本發(fā)明可以無(wú)需一個(gè)或多個(gè)這樣的細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。此外，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0022]根據(jù)本發(fā)明一方面，提供一種光伏充電系統(tǒng)。圖1不出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光伏充電系統(tǒng)100的示意性框圖。如圖1所示，光伏充電系統(tǒng)100包括一個(gè)或多個(gè)光伏電池組件 110(用11〇1、11〇2……110n表示)、一個(gè)或多個(gè)高頻逆變器120(用12(h、1202……120n表示)和多端口變換器130。[〇〇23] 一個(gè)或多個(gè)高頻逆變器12(h、1202……120n與一個(gè)或多個(gè)光伏電池組件ll(h、 11〇2……110n——對(duì)應(yīng)連接，并且一個(gè)或多個(gè)高頻逆變器12(h、1202……120n中的每一個(gè)具有第一輸出端和第二輸出端，所有高頻逆變器的第一輸出端連接在一起組成高頻交流母線的第一端，所有高頻逆變器的第二輸出端連接在一起組成高頻交流母線的第二端。
[0024]高頻逆變器12(h、1202……120n可以是全橋逆變器，其可以將光伏電池組件輸出的直流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電。每個(gè)光伏電池組件與一個(gè)高頻逆變器相連。每個(gè)高頻逆變器具有兩個(gè)輸出端，可以將對(duì)應(yīng)的光伏電池組件產(chǎn)生的能量以交流形式輸出?？梢詫⑺懈哳l逆變器12(h、1202……120n的輸出端連接在一起，使得所有高頻逆變器輸出的交流電能夠匯集起來，然后可以將匯集起來的交流電輸入多端口變換器130。所有高頻逆變器12(h、 12〇2...120n的輸出端連接在一起即可以形成本文所述的高頻交流母線。
[0025]多端口變換器130包括分別與高頻交流母線和直流母線連接的兩個(gè)端口以及用于與蓄電池連接的一端口，多端口變換器130用于實(shí)現(xiàn)高頻交流母線、直流母線與蓄電池之間的能量變換。如圖1所示，多端口變換器130可以包括三個(gè)端口，分別用于連接高頻交流母線、直流母線和蓄電池。
[0026]直流母線可以是接入電網(wǎng)的交流-直流整流器的輸出線路。電網(wǎng)可以通過交流-直流整流器的輸出直流母線為蓄電池充電。另外，也可以將高頻交流母線輸出的電力通過直流母線接入的交流直流整流器輸入到電網(wǎng)。蓄電池可以是電動(dòng)汽車的蓄電池。在一個(gè)示例中，光伏充電系統(tǒng)1〇〇可以布置在電動(dòng)汽車充電站，當(dāng)電動(dòng)汽車需要充電時(shí)，其將蓄電池接入多端口轉(zhuǎn)換器130的用于與蓄電池連接的端口，隨后可以利用光伏電池組件的電力和/或電網(wǎng)的電力為蓄電池充電。
[0027]也就是說，多端口轉(zhuǎn)換器130可以實(shí)現(xiàn)光伏電池到蓄電池、直流母線到蓄電池以及光伏電池到直流母線之間的能量變換。
[0028]如上文所述，現(xiàn)有技術(shù)中通常采用多級(jí)電力電子變換實(shí)現(xiàn)光伏充電系統(tǒng)中的能量變換，而根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在光伏充電系統(tǒng)中集成分布式光伏電池組件，使得來自若干光伏電池組件的電力能夠轉(zhuǎn)化為高頻交流電并匯集到高頻交流母線，進(jìn)而利用單一的多端口轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)高頻交流母線、直流母線與蓄電池之間的能量變換。在該過程中，不再需要進(jìn)行多級(jí)電力電子變換。因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光伏充電系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)光伏電池到蓄電池、直流母線到蓄電池以及光伏電池到直流母線的單級(jí)功率變換。與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光伏充電系統(tǒng)能夠有效提高能量變換效率。
[0029]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，一個(gè)或多個(gè)高頻逆變器中的每一個(gè)可以包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管和輸出電感。第一開關(guān)管的漏極連接與其所屬高頻逆變器對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的正極，第一開關(guān)管的源極連接第二開關(guān)管的漏極，第二開關(guān)管的源極連接與其所屬高頻逆變器對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的負(fù)極，第三開關(guān)管的漏極連接與其所屬高頻逆變器對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的正極，第三開關(guān)管的源極連接第四開關(guān)管的漏極，第四開關(guān)管的源極連接與其所屬高頻逆變器對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的負(fù)極，輸出電感的一端連接第一開關(guān)管的源極，輸出電感的另一端作為其所屬高頻逆變器的第一輸出端用于組成高頻交流母線的第一端，第三開關(guān)管的源極作為其所屬高頻逆變器的第二輸出端用于組成高頻交流母線的第二端。
[0030]下面參考圖2描述該實(shí)施例。圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的光伏充電系統(tǒng) 200的示意性電路圖。
[0031]如圖2所示，光伏充電系統(tǒng)200包括n(n彡1)個(gè)光伏電池組件，每個(gè)光伏電池組件的輸出連接由四個(gè)開關(guān)管池1，(^，(^也4 4=1，2，?11)組成的高頻逆變器。〇[1可以視為第一開關(guān)管，Qx2可以視為第二開關(guān)管，Qx3可以視為第三開關(guān)管，Qx4可以視為第四開關(guān)管。應(yīng)當(dāng)注意，本文所述的各個(gè)開關(guān)管可以是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)，也可以是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。可選地，每個(gè)開關(guān)管還可以并聯(lián)如圖2所示的反向二極管和電容用于續(xù)流。本文在描述過程中均以MOSFET為例進(jìn)行說明，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，其僅是示例而非對(duì)本發(fā)明的限制。在采用IGBT作為開關(guān)管的實(shí)施例中，可以將IGBT的發(fā)射極等同于 MOSFET的漏極，將IGBT的集電極等同于MOSFET的源極來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明提出的光伏充電系統(tǒng)。 Cr-_Cn為每個(gè)高頻逆變器的輸入濾波電容。LiwLikn為每個(gè)高頻逆變器的輸出電感。iikr--1 Ikn為每個(gè)高頻逆變器輸出的電流。
[0032]第一開關(guān)管Qxl和第二開關(guān)管Qx2組成一個(gè)橋臂，第一開關(guān)管Qxl的漏極連接對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的正極，第一開關(guān)管Qxl的源極連接第二開關(guān)管Qx2的漏極，第二開關(guān)管Qx2的源極連接對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的負(fù)極。第三開關(guān)管Qx3和第四開關(guān)管Qx4組成另一個(gè)橋臂，第三開關(guān)管Qx3的漏極連接對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的正極，第三開關(guān)管Qx3的源極連接第四開關(guān)管 Qx4的漏極，第四開關(guān)管Qx4的源極連接對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的負(fù)極。[0〇33]每個(gè)輸出電感Likr"Likn的一端連接對(duì)應(yīng)高頻逆變器的第一開關(guān)管Qxl的源極(在端點(diǎn)Ar^An&)，其另一端作為該高頻逆變器的一個(gè)輸出端。在高頻逆變器的輸出端處，所有輸出電感Likr ? _Likn的一端連接在一起組成高頻交流母線的第一端。每個(gè)高頻逆變器的第三開關(guān)管Qx3的源極作為高頻逆變器的另一個(gè)輸出端(在端點(diǎn)也一811處)。在高頻逆變器的輸出端處，所有第三開關(guān)管Qx3的源極連接在一起組成高頻交流母線的第二端。
[0034]采用圖2所示的全橋逆變器可以高效地將光伏電池組件輸出的直流電轉(zhuǎn)換為高頻交流電，其功耗較低。[〇〇35]本文所述的多端口變換器用于連接直流母線、蓄電池和高頻交流母線并實(shí)現(xiàn)三者之間的能量變換。多端口變換器可以采用任何合適的電路實(shí)現(xiàn)，下面結(jié)合幾個(gè)具體的示例描述多端口變換器的電路結(jié)構(gòu)，然而，應(yīng)當(dāng)理解，下面的描述僅為示例而非對(duì)本發(fā)明的限制。
[0036] 第一示例[〇〇37]多端口變換器可以包括第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第一變壓器、第二變壓器、第一濾波電感、第二濾波電感和濾波電容。[〇〇38]圖3a示出根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)示例的多端口變換器的示意性電路圖。在圖3a中，Q1、 Q2、Q3和Q4分別表不第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管和第八開關(guān)管，Cdl、Cd2、Cd3和Cd4分別表示第一電容、第二電容、第三電容和第四電容，TrjPTr2分別表示第一變壓器和第二變壓器，Lfi和Lf2分別表不第一濾波電感和第二濾波電感，Cf表不濾波電容。[〇〇39]如圖3a所示，第五開關(guān)管&的漏極連接直流母線的正極，第五開關(guān)管&的源極連接第六開關(guān)管Q2的漏極，第六開關(guān)管Q2的源極連接第七開關(guān)管Q3的漏極，第七開關(guān)管Q3的源極連接第八開關(guān)管Q4的漏極，第八開關(guān)管Q4的源極連接直流母線的負(fù)極。
[0040]第一電容Cdi的一端連接第五開關(guān)管Qi的漏極，第一電容Cdi的另一端連接第二電容 Cd2的一端，第二電容Cd2的另一端連接第六開關(guān)管Q2的源極，第三電容Cd3的一端連接第六開關(guān)管Q2的源極，第三電容Cd3的另一端連接第四電容Cd4的一端，第四電容Cd4的另一端連接第八開關(guān)管Q4的源極。
[0041 ]第一變壓器Trl的第一繞組的第一端連接第一電容Cdl和第二電容Cd2相連接的端點(diǎn)(端點(diǎn)D)，第一變壓器Trl的第一繞組的第二端連接第五開關(guān)管&的源極(端點(diǎn)C)。第二變壓器Tr2的第一繞組的第一端連接第三電容Cd3和第四電容Cd4相連接的端點(diǎn)(端點(diǎn)F)，第二變壓器Tr2的第一繞組的第二端連接第七開關(guān)管Q3的源極(端點(diǎn)E)。第一變壓器1^的第二繞組的、與第一變壓器Trl的第一繞組的第二端(與端點(diǎn)C相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接高頻交流母線的第一端(即高頻交流母線中連接輸出電感Likr-Likn的一端)。第二變壓器Tr2的第二繞組的、與第二變壓器Tr2的第一繞組的第二端(與端點(diǎn)E相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接第一變壓器Trl的第二繞組的、與第一變壓器Trl的第一繞組的第一端(與端點(diǎn)D相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端。第二變壓器Tr2的第二繞組的、與第二變壓器Tr2的第一繞組的第一端(與端點(diǎn)F相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接高頻交流母線的第二端(即高頻交流母線中連接QX3源極的一端)。
[0042]第一濾波電感Lfl的一端連接第五開關(guān)管&的源極，第一濾波電感Lfl的另一端用于連接蓄電池的正極。第二濾波電感的Lf2的一端連接第七開關(guān)管Q3的源極，第二濾波電感Lf2的另一端用于連接蓄電池的負(fù)極。
[0043 ]濾波電容Cf的一端連接濾波電感Lf i的、用于連接蓄電池的正極的一端并且濾波電容Cf的該端也可以用于連接蓄電池的正極，濾波電容Cf的另一端連接第二濾波電感的Lf2的、用于連接蓄電池的負(fù)極的一端并且濾波電容Cf的該端也可以用于連接蓄電池的負(fù)極。
[0044]第二示例
[0045]多端口變換器可以包括第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、變壓器、第一濾波電感、第二濾波電感和濾波電容。
[0046]圖3b示出根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)示例的多端口變換器的示意性電路圖。在圖3b中，
Q2、Q3和Q4分別表不第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管和第八開關(guān)管，Trl表不變壓器，Lf I和Lf 2分別表不第一濾波電感和第二濾波電感，Cf表不濾波電容。
[0047]如圖3b所示，第五開關(guān)管Q1的漏極連接直流母線的正極，第五開關(guān)管Q1的源極連接第六開關(guān)管Q2的漏極，第六開關(guān)管Q2的源極連接直流母線的負(fù)極，第八開關(guān)管Q4的漏極連接直流母線的正極，第八開關(guān)管Q4的源極連接第七開關(guān)管Q3的漏極，第七開關(guān)管Q3的源極連接直流母線的負(fù)極。
[0048]變壓器Trl的第一繞組的第一端連接第五開關(guān)管&的源極(端點(diǎn)C)，變壓器Trl的第一繞組的第二端連接第八開關(guān)管Q4的源極(端點(diǎn)D)。變壓器Trl的第二繞組的、與變壓器的第一繞組的第一端(與端點(diǎn)C相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接高頻交流母線的第一端(即高頻交流母線中連接輸出電感Likr-Likn的一端)，變壓器Trl的第二繞組的、與變壓器的第一繞組的第二端(與端點(diǎn)D相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接高頻交流母線的第二端(即高頻交流母線中連接Qx3源極的一端)。
[0049]第一濾波電感Lfl的一端連接第五開關(guān)管&的源極，第一濾波電感Lfl的另一端用于連接蓄電池的正極。第二濾波電感Lf2的一端連接第八開關(guān)管Q4的源極，第二濾波電感Lf2的另一端用于連接蓄電池的正極。蓄電池的負(fù)極可以與直流母線的負(fù)極連接。
[0050]濾波電容Cf的一端連接第一濾波電感1^的、用于連接蓄電池的正極的一端以及第二濾波電感Lf2的、用于連接蓄電池的正極的一端并且濾波電容Cf的該端也可以用于連接蓄電池的正極，濾波電容Cf的另一端連接直流母線的負(fù)極并且用于連接蓄電池的負(fù)極。
[0051 ] 第三示例
[0052]多端口變換器可以包括第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第一變壓器、第二變壓器、第三變壓器、第四變壓器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、濾波電感和濾波電容。
[0053]圖3c示出根據(jù)本發(fā)明第三個(gè)示例的多端口變換器的示意性電路圖。在圖3c中，
Q2、Q3和Q4分別表不第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管和第八開關(guān)管，Cdl、Cd2、Cd3和Cd4分別表示第一電容、第二電容、第三電容和第四電容，Trl、Tr2、Tr3和Tr4分別表示第一變壓器、第二變壓器、第三變壓器和第四變壓器，Drl、Dr2、Dr3和Dr4分別表示第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管，Lf表示濾波電感，Cf表示濾波電容。
[0054]如圖3c所示，第五開關(guān)管Q1的漏極連接直流母線的正極，第五開關(guān)管Q1的源極連接第六開關(guān)管Q2的漏極，第六開關(guān)管Q2的源極連接第七開關(guān)管Q3的漏極，第七開關(guān)管Q3的源極連接第八開關(guān)管Q4的漏極，第八開關(guān)管Q4的源極連接直流母線的負(fù)極。
[0055]第一電容Cdi的一端連接第五開關(guān)管Qi的漏極，第一電容Cdi的另一端連接第二電容Cd2的一端，第二電容Cd2的另一端連接第六開關(guān)管Q2的源極，第三電容Cd3的一端連接第六開關(guān)管Q2的源極，第三電容Cd3的另一端連接第四電容Cd4的一端，第四電容Cd4的另一端連接第八開關(guān)管Q4的源極。
[0056]第一變壓器Trl的第一繞組的第一端連接第一電容Cdl和第二電容Cd2相連接的端點(diǎn)(端點(diǎn)D)，第一變壓器Trl的第一繞組的第二端連接第五開關(guān)管&的源極(端點(diǎn)C)，第二變壓器Tr2的第一繞組的第一端連接第三電容Cd3和第四電容Cd4相連接的端點(diǎn)(端點(diǎn)F)，第二變壓器Tr2的第一繞組的第二端連接第七開關(guān)管Q3的源極(端點(diǎn)E)，第一變壓器1^的第二繞組的、與第一變壓器Trl的第一繞組的第二端(與端點(diǎn)C相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接高頻交流母線的第一端(即高頻交流母線中連接輸出電感Likr..Likn的一端)，第二變壓器Tr2的第二繞組的、與第二變壓器Tr2的第一繞組的第二端(與端點(diǎn)E相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接第一變壓器Trl的第二繞組的、與第一變壓器Trl的第一繞組的第一端(與端點(diǎn)D相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端，第二變壓器Tr2的第二繞組的、與第二變壓器Tr2的第一繞組的第一端(與端點(diǎn)F相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接高頻交流母線的第二端(即高頻交流母線中連接QX3源極的一端)。
[0057]第三變壓器Tr3的第一繞組的第一端連接第一電容Cdl和第二電容Cd2相連接的端點(diǎn)(端點(diǎn)D)，第三變壓器Tr3的第一繞組的第二端連接第五開關(guān)管&的源極(端點(diǎn)C)，第四變壓器Tr4的第一繞組的第一端連接第三電容Cd3和第四電容Cd4相連接的端點(diǎn)(端點(diǎn)F)，第四變壓器Tr4的第一繞組的第二端連接第七開關(guān)管Q3的源極(端點(diǎn)E)，第三變壓器Tr3的第二繞組的、與第三變壓器Tr3的第一繞組的第二端(與端點(diǎn)C相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接第一二極管Drl的陽(yáng)極，第四變壓器Tr4的第二繞組的、與第四變壓器Tr4的第一繞組的第二端(與端點(diǎn)E相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接第三變壓器Tr3的第二繞組的、與第三變壓器Tr3的第一繞組的第一端(與端點(diǎn)D相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端，第四變壓器Tr4的第二繞組的、與第四變壓器Tr4的第一繞組的第一端(與端點(diǎn)F相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接第三二極管Dr3的陽(yáng)極。
[0058]第二二極管Dr2的陰極連接第一二極管Drl的陽(yáng)極，第四二極管Dr4的陰極連接第三二極管Dr3的陽(yáng)極，第一二極管0^的陰極連接第三二極管Dr3的陰極，第二二極管Dr2的陽(yáng)極連接第四二極管Dr4的陽(yáng)極。
[0059 ]濾波電感Lf的一端連接第三二極管Dr3的陰極，濾波電感Lf的另一端用于連接蓄電池的正極。
[0060]濾波電容Cf的一端連接濾波電感Lf的、用于連接蓄電池的正極的一端并且濾波電容Cf的該端也可以用于連接蓄電池的正極，濾波電容Lf的另一端連接第四二極管Dr4的陽(yáng)極并且用于連接蓄電池的負(fù)極。
[0061 ] 第四示例
[0062]多端口變換器可以包括第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第一變壓器、第二變壓器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管、輸出濾波電感和輸出濾波電容。
[0063]圖3d示出根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)示例的多端口變換器的示意性電路圖。在圖3d中，
Q2、Q3和Q4分別表不第五開關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管和第八開關(guān)管，Trl和Tr2分別表不第一變壓器和第二變壓器，Drl、Dr2、Dr3和Dr4分別表示第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管，Lf表示濾波電感，Cf表示濾波電容。
[0064]如圖3d所示，第五開關(guān)管Q1的漏極連接直流母線的正極，第五開關(guān)管Q1的源極連接第六開關(guān)管Q2的漏極，第六開關(guān)管Q2的源極連接直流母線的負(fù)極，第八開關(guān)管Q4的漏極連接直流母線的正極，第八開關(guān)管Q4的源極連接第七開關(guān)管Q3的漏極，第七開關(guān)管Q3的源極連接直流母線的負(fù)極。
[0065]第一變壓器Trl的第一繞組的第一端連接第五開關(guān)管&的源極(端點(diǎn)C)，第一變壓器1^的第一繞組的第二端連接第八開關(guān)管Q4的源極(端點(diǎn)D)，第一變壓器1^的第二繞組的、與第一變壓器Trl的第一繞組的第一端(與端點(diǎn)C相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接高頻交流母線的第一端(即高頻交流母線中連接輸出電感Likr..Likn的一端)，第一變壓器1^的第二繞組的、與第一變壓器Trl的第一繞組的第二端(與端點(diǎn)D相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接高頻交流母線的第二端(即高頻交流母線中連接Qx3源極的一端)。
[0066]第二變壓器Tr2的第一繞組的第一端連接第五開關(guān)管&的源極(端點(diǎn)C)，第二變壓器Tr2的第一繞組的第二端連接第八開關(guān)管Q4的源極(端點(diǎn)D)，第二變壓器Tr2的第二繞組的、與第二變壓器Tr2的第一繞組的第一端(與端點(diǎn)C相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接第一二極管Drl的陽(yáng)極，第二變壓器Tr2的第二繞組的、與第二變壓器Tr2的第一繞組的第二端(與端點(diǎn)D相連的一端)相對(duì)應(yīng)的同名端連接第三二極管Dr3的陽(yáng)極。
[0067]第二二極管Dr2的陰極連接第一二極管Drl的陽(yáng)極，第四二極管Dr4的陰極連接第三二極管Dr3的陽(yáng)極，第一二極管0^的陰極連接第三二極管Dr3的陰極，第二二極管Dr2的陽(yáng)極連接第四二極管Dr4的陽(yáng)極。
[0068]濾波電感Lf的一端連接第三二極管Dr3的陰極，濾波電感Lf的另一端用于連接蓄電池的正極。
[0069 ]濾波電容Cf的一端連接濾波電感Lf的、用于連接蓄電池的正極的一端并且濾波電容Cf的該端也可以用于連接蓄電池的正極，濾波電容Cf的另一端連接第四二極管Dr4的陽(yáng)極并且用于連接蓄電池的負(fù)極。
[0070]對(duì)于上述光伏充電系統(tǒng)來說，在為蓄電池充電時(shí)，需要采用適當(dāng)?shù)某潆娍刂撇呗詠砜刂齐娐分械母鞑考墓ぷ鳡顟B(tài)以為蓄電池充電。
[0071 ]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，每個(gè)高頻逆變器中的第一開關(guān)管Qxl、第二開關(guān)管Qx2、第三開關(guān)管Qx3和第四開關(guān)管Qx4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是占空比為0.5的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，第一開關(guān)管Qxi的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第二開關(guān)管Qx2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)并且在兩者之間存在死區(qū)，第三開關(guān)管Qx3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與第四開關(guān)管Qx4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)并且在兩者之間存在死區(qū)。
[0072]每個(gè)高頻逆變器中的第一開關(guān)管Qxl和所述第二開關(guān)管Qx2可以組成第一個(gè)橋臂，第三開關(guān)管Qxl和第四開關(guān)管Qx2可以組成第二個(gè)橋臂，每個(gè)橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)都可以是占空比為0.5的PffM信號(hào)。下面參考圖4描述各開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的形式。
[0073]圖4示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光伏充電系統(tǒng)的各開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的示意性波形圖。為幫助理解，圖4中還示出了每個(gè)高頻逆變器的輸出電壓VAxBx的波形以及多端口變換器中的若干端點(diǎn)之間的電壓的波形，其中vcd+vef表示圖3a所示實(shí)施例或圖3c所示實(shí)施例中的端點(diǎn)C和D之間的電壓與端點(diǎn)E和F之間的電壓加在一起形成的總電壓，vCD表示圖3b所示實(shí)施例或圖3d所示實(shí)施例中的端點(diǎn)C和D之間的電壓。
[0074]如圖4所示，多端口變換器的開關(guān)管Q1-Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)滿足以下關(guān)系:
[0075]第五開關(guān)管Q1和第六開關(guān)管出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，第七開關(guān)管Q3和第八開關(guān)管Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)。第五開關(guān)管Q1和第八開關(guān)管Q4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比大小相同，相位相差180度。第六開關(guān)管Q2和第七開關(guān)管Q3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比大小相同，相位相差180度。
[0076]高頻逆變器的開關(guān)管Qxl-Qx4(其中χ=1，2，...η)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)滿足以下關(guān)系:
[0077]第一開關(guān)管Qxi和第二開關(guān)管Qx2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別為占空比為0.5的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第一開關(guān)管Qxl和第二開關(guān)管Qx2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)且存在死區(qū)。第三開關(guān)管Qx3和第四開關(guān)管Qx4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別為占空比為0.5的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第三開關(guān)管Qx3和第四開關(guān)管Qx4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)且存在死區(qū)。每個(gè)高頻逆變器通過移相方式控制兩個(gè)橋臂的中點(diǎn)(即端點(diǎn)Ax和Bx)的電壓差。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Qxl和第四開關(guān)管Qx4開通時(shí)，尚頻逆變器的輸出電壓VAxBx為正的VPVx電壓；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Qxl和第三開關(guān)管Qx3開通或者第二開關(guān)管Qx2和第四開關(guān)管Qx4開通時(shí)，VAxBx為零電壓；當(dāng)?shù)诙_關(guān)管Qx2和第三開關(guān)管Qx3開通時(shí)，VAxBx為負(fù)的VPVx電壓。VPVx電壓是每個(gè)光伏電池組件PVx(其中X=I，2，…η)輸出的電壓。對(duì)每個(gè)高頻逆變器的兩個(gè)橋臂進(jìn)行獨(dú)立的控制。在控制時(shí)，對(duì)每個(gè)高頻逆變器的輸出電壓VAxBx相對(duì)于蓄電池側(cè)的開關(guān)管Q1-Q4進(jìn)行移相控制，從而實(shí)現(xiàn)每個(gè)光伏電池組件到蓄電池的能量的獨(dú)立控制。
[0078]圖5示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光伏充電系統(tǒng)的充電控制策略的示意圖。
[0079]參考圖5，對(duì)于多端口變換器，可以采用如下方式進(jìn)行控制。將蓄電池的充電電流曲線作為為蓄電池充電的給定與經(jīng)由多端口變換器的濾波電感輸入到蓄電池的輸入電流進(jìn)行比較，將比較結(jié)果輸入蓄電池控制器，蓄電池控制器可以對(duì)開關(guān)管^:*的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行PWM調(diào)制以最終得到所需的開關(guān)管(^-04的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。本文所述的蓄電池的充電電流曲線用于表示在不同的充電時(shí)間階段所需要的不同大小的充電電流，此蓄電池特性可以由蓄電池的生產(chǎn)廠家制定。
[0080]相應(yīng)地，為實(shí)現(xiàn)多端口變換器的上述控制，光伏充電系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括蓄電池比較器和蓄電池控制器。蓄電池比較器用于將多端口變換器輸入蓄電池的輸入電流與蓄電池的充電電流曲線進(jìn)行比較，并輸出蓄電池比較結(jié)果。蓄電池控制器用于根據(jù)蓄電池比較結(jié)果利用脈寬調(diào)制方式控制多端口變換器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0081]對(duì)于一個(gè)或多個(gè)高頻逆變器，可以采用如下方式進(jìn)行控制。以第一個(gè)光伏電池組件為例，第一個(gè)最大功率跟蹤控制器基于第一個(gè)光伏電池組件的輸出電壓VPVl和輸出電流ipvi對(duì)第一個(gè)光伏電池組件進(jìn)行最大功率跟蹤。第一個(gè)最大功率跟蹤控制器的輸出為第一個(gè)光伏電池組件的輸出電壓給定值。將第一個(gè)光伏電池組件的輸出電壓給定值與第一個(gè)光伏電池組件的輸出電壓進(jìn)行比較，將比較結(jié)果輸入第一個(gè)光伏組件控制器。第一個(gè)光伏組件控制器基于移相調(diào)制策略調(diào)整第一個(gè)高頻逆變器的開關(guān)管Qn-Q14的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，即控制第一個(gè)高頻逆變器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)于多端口變換器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的移相角。通過上述方式可以獲得所需的開關(guān)管Qn-Q14的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。其他η-1個(gè)高頻逆變器的控制方式與第一個(gè)高頻逆變器相似，不再贅述。
[0082]相應(yīng)地，為實(shí)現(xiàn)高頻逆變器的上述控制，光伏充電系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括與一個(gè)或多個(gè)光伏電池組件——對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)光伏組件控制電路(未示出)，一個(gè)或多個(gè)光伏組件控制電路中的每一個(gè)包括最大功率跟蹤器、光伏組件比較器和光伏組件控制器。最大功率跟蹤器用于采集對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的輸出電流和輸出電壓，對(duì)對(duì)應(yīng)的光伏電池組件進(jìn)行最大功率跟蹤，并輸出電壓給定值。光伏組件比較器用于將電壓給定值與對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的輸出電壓進(jìn)行比較，并輸出光伏電池比較結(jié)果。光伏組件控制器用于根據(jù)光伏電池比較結(jié)果控制與對(duì)應(yīng)的光伏電池組件相對(duì)應(yīng)的高頻逆變器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)于多端口變換器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的移相角。
[0083]根據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種用于上述光伏充電系統(tǒng)的充電控制方法。圖6示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的充電控制方法600的示意性流程圖。如圖6所示，充電控制方法600包括以下步驟。
[0084]在步驟S610，對(duì)于一個(gè)多個(gè)光伏電池組件中的每一個(gè)，采集該光伏電池組件的輸出電流和輸出電壓，對(duì)該光伏電池組件進(jìn)行最大功率跟蹤，并輸出電壓給定值。
[0085]在步驟S620，對(duì)于一個(gè)多個(gè)光伏電池組件中的每一個(gè)，將電壓給定值與該光伏電池組件的輸出電壓進(jìn)行比較，并輸出光伏電池比較結(jié)果。
[0086]在步驟S630，對(duì)于一個(gè)多個(gè)光伏電池組件中的每一個(gè)，根據(jù)光伏電池比較結(jié)果控制與該光伏電池組件相對(duì)應(yīng)的高頻逆變器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)于多端口變換器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的移相角。
[0087]在步驟S640，將多端口變換器輸入蓄電池的輸入電流與蓄電池的充電電流曲線進(jìn)行比較，并輸出蓄電池比較結(jié)果。
[0088]在步驟S650，根據(jù)蓄電池比較結(jié)果利用脈寬調(diào)制方式控制多端口變換器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0089]上文已經(jīng)參考圖5描述了對(duì)高頻逆變器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)及多端口變換器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的控制策略，結(jié)合上述描述和附圖可以理解充電控制方法600的實(shí)現(xiàn)方式，不再贅述。
[0090]采用上述充電控制方法可以實(shí)現(xiàn)利用光伏充電系統(tǒng)高效為蓄電池充電的功能。
[0091]應(yīng)當(dāng)理解，充電控制方法600中的各步驟并非僅限于圖6所示的順序，其可以具有其他合適的執(zhí)行順序。例如，步驟S640可以在步驟S610、S620和S630中的任一者之前或與其同時(shí)執(zhí)行，實(shí)際上，對(duì)光伏充電系統(tǒng)中的各開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的調(diào)整在整個(gè)充電過程中可以隨時(shí)發(fā)生，因此上述步驟可能在一段時(shí)間內(nèi)反復(fù)執(zhí)行。
[0092]在此處所提供的說明書中，說明了大量具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實(shí)施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐。在一些實(shí)例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對(duì)本說明書的理解。
[0093]類似地，應(yīng)當(dāng)理解，為了精簡(jiǎn)本公開并幫助理解各個(gè)發(fā)明方面中的一個(gè)或多個(gè)，在上面對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的各個(gè)特征有時(shí)被一起分組到單個(gè)實(shí)施例、圖、或者對(duì)其的描述中。然而，并不應(yīng)將該公開的方法解釋成反映如下意圖:即所要求保護(hù)的本發(fā)明要求比在每個(gè)權(quán)利要求中所明確記載的特征更多的特征。更確切地說，如下面的權(quán)利要求書所反映的那樣，發(fā)明方面在于少于前面公開的單個(gè)實(shí)施例的所有特征。因此，遵循【具體實(shí)施方式】的權(quán)利要求書由此明確地并入該【具體實(shí)施方式】，其中每個(gè)權(quán)利要求本身都作為本發(fā)明的單獨(dú)實(shí)施例。
[0094]本領(lǐng)域那些技術(shù)人員可以理解，除了這樣的特征和/或過程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對(duì)本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的所有特征以及如此公開的任何方法或者裝置的所有過程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說明書(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的每個(gè)特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來代替。
[0095]此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。
[0096]本發(fā)明的某些部件實(shí)施例可以以硬件實(shí)現(xiàn)，或者以在一個(gè)或者多個(gè)處理器上運(yùn)行的軟件模塊實(shí)現(xiàn)，或者以它們的組合實(shí)現(xiàn)。應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可以是通過同一個(gè)硬件項(xiàng)來具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序。可將這些單詞解釋為名稱。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光伏充電系統(tǒng)，包括:一個(gè)或多個(gè)光伏電池組件；一個(gè)或多個(gè)高頻逆變器，其與所述一個(gè)或多個(gè)光伏電池組件一一對(duì)應(yīng)連接，并且所述 一個(gè)或多個(gè)高頻逆變器中的每一個(gè)具有第一輸出端和第二輸出端，所有高頻逆變器的第一 輸出端連接在一起組成高頻交流母線的第一端，所述所有高頻逆變器的第二輸出端連接在 一起組成所述高頻交流母線的第二端；以及多端口變換器，包括分別與所述高頻交流母線和直流母線連接的兩個(gè)端口以及用于與 蓄電池連接的一端口，所述多端口變換器用于實(shí)現(xiàn)所述高頻交流母線、所述直流母線與所 述蓄電池之間的能量變換。2.如權(quán)利要求1所述的光伏充電系統(tǒng)，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)高頻逆變器中的每 一個(gè)包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管和輸出電感，其中，所述第一開關(guān)管的漏極連接與其所屬高頻逆變器對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的正極，所述第 一開關(guān)管的源極連接所述第二開關(guān)管的漏極，所述第二開關(guān)管的源極連接與其所屬高頻逆變器對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的負(fù)極，所述第三開關(guān)管的漏極連接與其所屬高頻逆變器對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的正極，所述第 三開關(guān)管的源極連接所述第四開關(guān)管的漏極，所述第四開關(guān)管的源極連接與其所屬高頻逆變器對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的負(fù)極，所述輸出電感的一端連接所述第一開關(guān)管的源極，所述輸出電感的另一端作為其所屬 高頻逆變器的第一輸出端用于組成所述高頻交流母線的第一端，所述第三開關(guān)管的源極作為其所屬高頻逆變器的第二輸出端用于組成所述高頻交流 母線的第二端。3.如權(quán)利要求1或2所述的光伏充電系統(tǒng)，其特征在于，所述多端口變換器包括第五開 關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第 一變壓器、第二變壓器、第一濾波電感、第二濾波電感和濾波電容，其中，所述第五開關(guān)管的漏極連接所述直流母線的正極，所述第五開關(guān)管的源極連接所述第 六開關(guān)管的漏極，所述第六開關(guān)管的源極連接所述第七開關(guān)管的漏極，所述第七開關(guān)管的 源極連接所述第八開關(guān)管的漏極，所述第八開關(guān)管的源極連接所述直流母線的負(fù)極，所述第一電容的一端連接所述第五開關(guān)管的漏極，所述第一電容的另一端連接所述第 二電容的一端，所述第二電容的另一端連接所述第六開關(guān)管的源極，所述第三電容的一端 連接所述第六開關(guān)管的源極，所述第三電容的另一端連接所述第四電容的一端，所述第四 電容的另一端連接所述第八開關(guān)管的源極，所述第一變壓器的第一繞組的第一端連接所述第一電容和所述第二電容相連接的端 點(diǎn)，所述第一變壓器的第一繞組的第二端連接所述第五開關(guān)管的源極，所述第二變壓器的 第一繞組的第一端連接所述第三電容和所述第四電容相連接的端點(diǎn)，所述第二變壓器的第 一繞組的第二端連接所述第七開關(guān)管的源極，所述第一變壓器的第二繞組的、與所述第一 變壓器的第一繞組的第二端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述高頻交流母線的第一端，所述第二變 壓器的第二繞組的、與所述第二變壓器的第一繞組的第二端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述第一 變壓器的第二繞組的、與所述第一變壓器的第一繞組的第一端相對(duì)應(yīng)的同名端，所述第二 變壓器的第二繞組的、與所述第二變壓器的第一繞組的第一端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述高頻交流母線的第二端，所述第一濾波電感的一端連接所述第五開關(guān)管的源極，所述第一濾波電感的另一端用 于連接所述蓄電池的正極，所述第二濾波電感的一端連接所述第七開關(guān)管的源極，所述第 二濾波電感的另一端用于連接所述蓄電池的負(fù)極，所述濾波電容的一端連接所述第一濾波電感的、用于連接所述蓄電池的正極的一端， 所述濾波電容的另一端連接所述第二濾波電感的、用于連接所述蓄電池的負(fù)極的一端。4.如權(quán)利要求1或2所述的光伏充電系統(tǒng)，其特征在于，所述多端口變換器包括第五開 關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、變壓器、第一濾波電感、第二濾波電感和濾波 電容，所述第五開關(guān)管的漏極連接所述直流母線的正極，所述第五開關(guān)管的源極連接所述第 六開關(guān)管的漏極，所述第六開關(guān)管的源極連接所述直流母線的負(fù)極，所述第八開關(guān)管的漏 極連接所述直流母線的正極，所述第八開關(guān)管的源極連接所述第七開關(guān)管的漏極，所述第 七開關(guān)管的源極連接所述直流母線的負(fù)極，所述變壓器的第一繞組的第一端連接所述第五開關(guān)管的源極，所述變壓器的第一繞組 的第二端連接所述第八開關(guān)管的源極，所述變壓器的第二繞組的、與所述變壓器的第一繞 組的第一端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述高頻交流母線的第一端，所述變壓器的第二繞組的、 與所述變壓器的第一繞組的第二端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述高頻交流母線的第二端，所述第一濾波電感的一端連接所述第五開關(guān)管的源極，所述第一濾波電感的另一端用 于連接所述蓄電池的正極，所述第二濾波電感的一端連接所述第八開關(guān)管的源極，所述第 二濾波電感的另一端用于連接所述蓄電池的正極，所述濾波電容的一端連接所述第一濾波電感的、用于連接所述蓄電池的正極的一端以 及所述第二濾波電感的、用于連接所述蓄電池的正極的一端，所述濾波電容的另一端連接 所述直流母線的負(fù)極并且用于連接所述蓄電池的負(fù)極。5.如權(quán)利要求1或2所述的光伏充電系統(tǒng)，其特征在于，所述多端口變換器包括第五開 關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第 一變壓器、第二變壓器、第三變壓器、第四變壓器、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第 四二極管、濾波電感和濾波電容，所述第五開關(guān)管的漏極連接所述直流母線的正極，所述第五開關(guān)管的源極連接所述第 六開關(guān)管的漏極，所述第六開關(guān)管的源極連接所述第七開關(guān)管的漏極，所述第七開關(guān)管的 源極連接所述第八開關(guān)管的漏極，所述第八開關(guān)管的源極連接所述直流母線的負(fù)極，所述第一電容的一端連接所述第五開關(guān)管的漏極，所述第一電容的另一端連接所述第 二電容的一端，所述第二電容的另一端連接所述第六開關(guān)管的源極，所述第三電容的一端 連接所述第六開關(guān)管的源極，所述第三電容的另一端連接所述第四電容的一端，所述第四 電容的另一端連接所述第八開關(guān)管的源極，所述第一變壓器的第一繞組的第一端連接所述第一電容和所述第二電容相連接的端 點(diǎn)，所述第一變壓器的第一繞組的第二端連接所述第五開關(guān)管的源極，所述第二變壓器的 第一繞組的第一端連接所述第三電容和所述第四電容相連接的端點(diǎn)，所述第二變壓器的第 一繞組的第二端連接所述第七開關(guān)管的源極，所述第一變壓器的第二繞組的、與所述第一 變壓器的第一繞組的第二端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述高頻交流母線的第一端，所述第二變壓器的第二繞組的、與所述第二變壓器的第一繞組的第二端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述第一 變壓器的第二繞組的、與所述第一變壓器的第一繞組的第一端相對(duì)應(yīng)的同名端，所述第二 變壓器的第二繞組的、與所述第二變壓器的第一繞組的第一端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述高 頻交流母線的第二端，所述第三變壓器的第一繞組的第一端連接所述第一電容和所述第二電容相連接的端 點(diǎn)，所述第三變壓器的第一繞組的第二端連接所述第五開關(guān)管的源極，所述第四變壓器的 第一繞組的第一端連接所述第三電容和所述第四電容相連接的端點(diǎn)，所述第四變壓器的第 一繞組的第二端連接所述第七開關(guān)管的源極，所述第三變壓器的第二繞組的、與所述第三 變壓器的第一繞組的第二端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述第一二極管的陽(yáng)極，所述第四變壓器 的第二繞組的、與所述第四變壓器的第一繞組的第二端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述第三變壓 器的第二繞組的、與所述第三變壓器的第一繞組的第一端相對(duì)應(yīng)的同名端，所述第四變壓 器的第二繞組的、與所述第四變壓器的第一繞組的第一端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述第三二 極管的陽(yáng)極，所述第二二極管的陰極連接所述第一二極管的陽(yáng)極，所述第四二極管的陰極連接所述 第三二極管的陽(yáng)極，所述第一二極管的陰極連接所述第三二極管的陰極，所述第二二極管 的陽(yáng)極連接所述第四二極管的陽(yáng)極，所述濾波電感的一端連接所述第三二極管的陰極，所述濾波電感的另一端用于連接所 述蓄電池的正極，所述濾波電容的一端連接所述濾波電感的、用于連接所述蓄電池的正極的一端，所述 濾波電容的另一端連接所述第四二極管的陽(yáng)極并且用于連接所述蓄電池的負(fù)極。6.如權(quán)利要求1或2所述的光伏充電系統(tǒng)，其特征在于，所述多端口變換器包括第五開 關(guān)管、第六開關(guān)管、第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第一變壓器、第二變壓器、第一二極管、第二二 極管、第三二極管、第四二極管、濾波電感和濾波電容，所述第五開關(guān)管的漏極連接所述直流母線的正極，所述第五開關(guān)管的源極連接所述第 六開關(guān)管的漏極，所述第六開關(guān)管的源極連接所述直流母線的負(fù)極，所述第八開關(guān)管的漏 極連接所述直流母線的正極，所述第八開關(guān)管的源極連接所述第七開關(guān)管的漏極，所述第 七開關(guān)管的源極連接所述直流母線的負(fù)極，所述第一變壓器的第一繞組的第一端連接所述第五開關(guān)管的源極，所述第一變壓器的 第一繞組的第二端連接所述第八開關(guān)管的源極，所述第一變壓器的第二繞組的、與所述第 一變壓器的第一繞組的第一端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述高頻交流母線的第一端，所述第一 變壓器的第二繞組的、與所述第一變壓器的第一繞組的第二端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述高 頻交流母線的第二端，所述第二變壓器的第一繞組的第一端連接所述第五開關(guān)管的源極，所述第二變壓器的 第一繞組的第二端連接所述第八開關(guān)管的源極，所述第二變壓器的第二繞組的、與所述第 二變壓器的第一繞組的第一端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述第一二極管的陽(yáng)極，所述第二變壓 器的第二繞組的、與所述第二變壓器的第一繞組的第二端相對(duì)應(yīng)的同名端連接所述第三二 極管的陽(yáng)極，所述第二二極管的陰極連接所述第一二極管的陽(yáng)極，所述第四二極管的陰極連接所述 第三二極管的陽(yáng)極，所述第一二極管的陰極連接所述第三二極管的陰極，所述第二二極管的陽(yáng)極連接所述第四二極管的陽(yáng)極，所述濾波電感的一端連接所述第三二極管的陰極，所述濾波電感的另一端用于連接所 述蓄電池的正極，所述濾波電容的一端連接所述濾波電感的、用于連接所述蓄電池的正極的一端，所述 濾波電容的另一端連接所述第四二極管的陽(yáng)極并且用于連接所述蓄電池的負(fù)極。7.如權(quán)利要求2所述的光伏充電系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)管、所述第二開關(guān)管、 所述第三開關(guān)管和所述第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是占空比為0.5的脈寬調(diào)制信號(hào)，所述第一 開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)并且在兩者之間存在死區(qū)，所述第三 開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與所述第四開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)并且在兩者之間存在死區(qū)。8.如權(quán)利要求2或7所述的光伏充電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏充電系統(tǒng)進(jìn)一步包括 與所述一個(gè)或多個(gè)光伏電池組件一一對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)光伏組件控制電路，所述一個(gè)或多 個(gè)光伏組件控制電路中的每一個(gè)包括最大功率跟蹤器、光伏組件比較器和光伏組件控制 器，所述最大功率跟蹤器用于采集對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的輸出電流和輸出電壓，對(duì)所述對(duì) 應(yīng)的光伏電池組件進(jìn)行最大功率跟蹤，并輸出電壓給定值；所述光伏組件比較器用于將所述電壓給定值與所述對(duì)應(yīng)的光伏電池組件的輸出電壓 進(jìn)行比較，并輸出光伏電池比較結(jié)果；所述光伏組件控制器用于根據(jù)所述光伏電池比較結(jié)果控制與所述對(duì)應(yīng)的光伏電池組 件相對(duì)應(yīng)的高頻逆變器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)于所述多端口變換器中的開關(guān)管的驅(qū) 動(dòng)信號(hào)的移相角。9.如權(quán)利要求1所述的光伏充電系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏充電系統(tǒng)進(jìn)一步包括蓄電 池比較器和蓄電池控制器，所述蓄電池比較器用于將所述多端口變換器輸入所述蓄電池的輸入電流與所述蓄電 池的充電電流曲線進(jìn)行比較，并輸出蓄電池比較結(jié)果；所述蓄電池控制器用于根據(jù)所述蓄電池比較結(jié)果利用脈寬調(diào)制方式控制所述多端口 變換器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。10.—種用于如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的光伏充電系統(tǒng)的充電控制方法，包括:對(duì)于所述一個(gè)多個(gè)光伏電池組件中的每一個(gè)，采集該光伏電池組件的輸出電流和輸出電壓，對(duì)該光伏電池組件進(jìn)行最大功率跟蹤， 并輸出電壓給定值；將所述電壓給定值與該光伏電池組件的輸出電壓進(jìn)行比較，并輸出光伏電池比較結(jié) 果；根據(jù)所述光伏電池比較結(jié)果控制與該光伏電池組件相對(duì)應(yīng)的高頻逆變器中的開關(guān)管 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)于所述多端口變換器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的移相角；將所述多端口變換器輸入所述蓄電池的輸入電流與所述蓄電池的充電電流曲線進(jìn)行 比較，并輸出蓄電池比較結(jié)果；以及根據(jù)所述蓄電池比較結(jié)果利用脈寬調(diào)制方式控制所述多端口變換器中的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02J7/35GK105978130SQ201610523214
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月5日
【發(fā)明人】郭志強(qiáng), 孫凱
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)