浅析光伏储能应急电源系统的研制

收稿日期：2019-05-16

作者简介：刘小兰（1979—），女，广东珠海人，大学本科，工程师，主要从事电力电源系统高频开关电源，通信电源，UPS 逆变电源等产品的设

计开发工作。

浅析光伏储能应急电源系统的研制

刘小兰

（珠海泰坦科技股份有限公司，

广东珠海519015）摘要：文章介绍了一款光伏储能应急电源系统设计方案，描述了该系统中的光伏储能电源基本组成及工

作原理（逆变器、充电器、光伏充电器、蓄电池采集控制器、主控监测控制器），研究了光伏储能电源中的整流充电控制及其系统的应急操作。

关键词：光伏储能电源；应急电源系统；稳定性中图分类号：TM615

文献标识码：A

文章编号：1006-8937（2019）07-0065-03

DOI ：10.14165/ki.hunansci.2019.07.016

Brief Analysis on the Development of Photovoltaic Energy Storage

Emergency Power System

LIU Xiao-lan

（China Titans Energy Technology Group Co.，Ltd.，Zhuhai，Guangdong 519015，China ）

Abstract ：This paper briefly introduces the composition of a photovoltaic energy storage emergency power system.Describ-ing the basic composition and working principle of a photovoltaic energy storage power supply in the systerm (such as，invert-er，charger，photovoltaic charger，battery acquisition controller，battery monitoring master controller).Rectifier charging con-trol in photovoltaic energy storage power supply and emergency operation of the system are studied.Keywords ：photovoltaic energy storage power supply；Emergency power system；Stability

光伏储能应急电源系统，是通过光伏电池板将太阳能转换成直流电，再通过逆变器将直流电转换成交流电，系统主要由光伏储能电源、储能监控单元等组成。光伏储能电源是属于一种后备式用电源，它的主要原理是实现能量的储存与转换，其中，电池属于储能单元，光伏储能电源主要有两种工作模式，即充电模式和逆变模式。当市电正常时，电网直接给负载供电，同时，也会给电池充电即充电模式；但市电出现故障时，通过储能电池放电经逆变器逆变给负载提供不间断交流供电，即逆变模式。此外，光伏储能应急电源系统的研制，可增加可再生能源的比例，优化系统电源结构，且没有任何污染，减轻环保压力。

1光伏储能应急电源系统的基本结构框图和工作

原理

光伏储能应急电源系统，主要由逆变器、光伏充电器、充电器、蓄电池采集控制器、主控监测控制器、显示器等组成。光伏充电，由光伏电池阵列，光伏充电器组成。蓄电池采集控制器，包含蓄电池组及单体电池电压、内阻、温度、电流采样等电路。主控监测控制器的控制系统是DSP ，通过AD 模块及外围采样电路等，对光伏储能电源系统的实时运行信息、报警信息进行全面监视，实现对光伏储能系统的全方面掌控。光伏储能应急电源系统的基本结构框图，如图1所示。

2019年7月

企业技术开发

图1

光伏储能应急电源系统的基本结构框图

图2

光伏应急电源工作原理图

1.1光伏应急电源工作原理图

光伏应急储能电源主电路工作原理图，如图2所示。图中的静态开关，根据电网电压正常与否，判定电

路的工作模式切换，它的工作模式有以下两种：1.1.1

电网电压异常时的工作模式

当电网电压失电或异常无法为负载正常供电时，静态切换开关切换到逆变器输出模式，充电器停止工作，电池给逆变器供电，通过逆变器逆变输出，为负载提供供电。当检测电网电压恢复正常时，逆变电路停止工作，静态切换开关切换工作模式。1.1.2

电网电压正常时的工作模式

当电网电压正常时由电网给负载供电，同时，电源的主控制器通过电池组电压电流采样，来判定蓄电池工作状态。当需要充电时，电网电压经过充电器为电池充电，同时，如果光照条件良好，光伏电池阵列通过光伏充电器为电池充电。

2系统各子单元功能介绍

交流输入整流器ZLQ ，采用维也纳电路，完成输出高压、抑制谐波、提高系统功率因数等功能。

输出逆变器NBQ ，完成将直流电压逆变为满足要求的AC 电压输出，供负载用。

光伏变流器GF ，作为选项，将光伏所发的电能给电池组充电或经放电单元FD 经逆变供负载使用。需要注意的是，当光伏所发的电能超过电池组充电和负载用电时，光伏变流器GF 应自动减少功率，满足系统要求。

充电单元CD ，为DC/DC 变流器，将交流输入整流器输出的DC 电压隔离后给电池充电。

放电单元FD ，为DC/DC 变流器，将电池电压变换隔离的直流电源经逆变器给负载供电。

控制器KZQ ，用于测量、监控各子系统运行状态。

3保护及告警功能

通过DSP 和显示屏对光伏储能电源实时运行信息

监测、在有故障报警时发出告警提示，并控制静态开关切换工作模式。

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