一种光伏逆变器智能调控系统的制作方法
本发明属于光伏逆变器，特别涉及一种光伏逆变器智能调控系统。
背景技术：
1、光伏逆变器是太阳能光伏发电系统的关键设备之一，它负责将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电，使之能够供电网使用或直接供家庭和企业使用。智能调控是指在光伏发电系统中利用先进的信息技术和控制技术来实现对逆变器及相关设备的自动化、智能化管理，以提高效率、安全性和可靠性。
2、如专利文件申请号为202410158069.0，公开了一种光伏逆变器智能调控系统，包括若干个户用光伏单元；每个户用光伏单元包括：光伏逆变器；光伏逆变器的并网端口与电网相连接；pv组件，pv组件与光伏逆变器的pv端口相连接；储能电池，储能电池与光伏逆变器相电连接；用电负载；用电负载与光伏逆变器相连接；其中，若干户用光伏单元的光伏逆变器通过电力线与相邻的户用光伏单元的光伏逆变器相电连接；每个户用光伏单元依据pv组件的发电预测量、储能电池的存储电量及用电负载的总用电量进行电能自用或者向相邻的户用光伏单元中进行取电或者放电；在不满足电能自用、向相邻的户用光伏单元中进行取电或者放电的情况下向电网进行取电或者放电。
3、但是，由于户用光伏单元之间的电能交换依赖于它们之间的通信网络，任何通信故障都可能影响整个系统的正常运行，且依赖于网络还可能面临网络安全威胁，使得数据出现泄露或恶意攻击的现象，从而影响光伏逆变器智能调控的安全性，因此我们需要提出一种光伏逆变器智能调控系统来解决上述存在的问题，使其能够有效提高光伏逆变器智能调控的安全性。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提供了一种光伏逆变器智能调控系统，包括：将太阳能转换为直流电能的pv组件、光伏逆变器、储能电池、用电负载、智能监控模块、通信模块和电网并网端口，所述pv组件的一端与光伏逆变器的一端连接，所述智能监控模块通过通信模块分别与光伏逆变器和电网并网端口连接，所述电网并网端口的一端与储能电池连接，所述电网并网端口的另一端和光伏逆变器的另一端均与用电负载连接，所述光伏逆变器的另一端还与储能电池的一端连接；
2、所述光伏逆变器用于将pv组件产生的直流电转换为符合电网要求的交流电；所述储能电池用于储存从pv组件产生的多余电能，以便在光照不足或夜晚时供电；
3、所述用电负载能够直接利用光伏逆变器产生的电能，并根据电网需求和光伏发电量，灵活调整用电负载；所述智能监控模块用于实时监测和控制系统运行状态，使系统能够稳定的运行；所述通信模块用于实现智能监控模块与光伏逆变器、电网并网端口之间信息和指令传输；
4、所述电网并网端口用于将光伏逆变器转换后的交流电接入电网或从电网获取电能，实现与电网的同步，确保电能的双向流动。
5、进一步的，所述光伏逆变器包括用于将直流电转换成交流电的功率单元、用于接收pv组件产生的直流电的直流输入接口单元、用于控制功率单元工作的控制单元以及用于对控制单元进行保护的保护单元，所述控制单元分别与功率单元、直流输入接口单元和保护单元电性连接。
6、进一步的，所述直流输入接口单元包括与pv组件连接的变压器t1，所述变压器t1的6脚连接vcc，所述变压器t1的5脚和8脚均与功率单元连接。
7、进一步的，所述功率单元包括放大器u2和放大器u3，所述放大器u2的输出端连接有呈并联设置的三极管q4和三极管q3，所述三极管q3的发射极与集电极之间连接有呈并联设置的三极管q2和三极管q1，所述三极管q3的集电极与三极管q2的集电极之间连接有电容c5，所述放大器u3的输出端连接有呈并联设置的三极管q8和三极管q7，所述三极管q7的发射极与集电极之间连接有呈并联设置的三极管q6和三极管q5，所述三极管q5的发射极与三极管q1的发射极连接且接地，所述三极管q6集电极与三极管q5集电极的连接端以及三极管q2集电极与三极管q1集电极的连接端均与变压器t1的输出端连接，所述三极管q6的集电极与三极管q7的集电极之间连接有电感l1。
8、进一步的，所述控制单元能够根据外部条件自动切换离网或并网的运行模式，所述控制单元包括控制芯片u1，所述控制芯片u1的10脚通过电阻r2与放大器u3的3脚连接，所述控制芯片u1的11脚通过电阻r1与放大器u2的3脚连接。
9、进一步的，所述保护单元包括连接在控制芯片u1的1脚和3脚之间的电容c1，所述控制芯片u1的2脚与3脚之间连接有电阻r3，所述控制芯片u1的7脚上连接有电阻r5，所述控制芯片u1的13脚连接有电阻r4，所述电阻r4和电阻r5之间连接有电容c2。
10、进一步的，所述智能监控模块包括数据采集单元、状态监测与故障检测单元、自动切换控制单元和人机交互单元，所述数据采集单元包括温度传感器、电压传感器和电流传感器，通过温度传感器、电压传感器和电流传感器实时采集电路中的温度、电压和电流的关键指标，并与预设的正常范围进行比较，当监测到的参数超出正常范围时，故障检测算法会快速定位异常，并发出告警；所述自动切换控制单元在并网切换到离网过程中，当检测到电网长时间停电时，智能监控模块会断开并离网开关，下发指令将逆变器从pq模式切换到vsg模式，实现工作模式的平滑过渡，下发开机指令给储能设备和逆变器；
11、在离网切换到并网过程中，闭合并离网开关，确保所有操作连锁安全执行，将逆变器从vsg模式切换回pq模式，恢复并网运行状态，下发开机指令给储能设备和逆变器，重新接入电网。
12、进一步的，所述通信模块包括无线芯片u3，所述无线芯片u3的15脚连接有呈并联设置的对地电容c13和对地电容c23，所述对地电容c13和对地电容c23的非接地连接端分别与无线芯片u3的8脚和17脚连接，所述无线芯片u3的16脚连接有电阻r11，所述无线芯片u3的12脚与11脚之间连接有电感l3，所述电感l3与无线芯片u3的11脚连接端上并联有对地电容c8和对地电容c9，所述无线芯片u3的13脚上串联有电感l2和电容c52，所述电容c52的一端连接有对地电容c55，所述无线芯片u3的9脚与10脚之间并联有电阻r22和晶振jz1。
13、进一步的，所述电网并网端口包括并网逆变器,所述并网逆变器包括主要由mos管s1、mos管s4、mos管s3、mos管s6、mos管s5和mos管s2组成的三相桥臂电路，三相桥臂电路与储能电池连接，其中mos管s1与mos管s4串联，mos管s3与mos管s6串联，mos管s5与mos管s2串联，mos管s1与mos管s4的连接端串联有电阻ra和电感la，mos管s3与mos管s6的连接端连接有电阻rb和电感lb，mos管s5与mos管s2的连接端连接有电阻rc和电感lc，所述电感la的一端、电感lb的一端和电感lc的一端连接。
14、进一步的，所述并网逆变器的a路电流控制方法如下：
15、s1、先对三相并网逆变器建模，以矩形阵列形式写出每一相rl支路上电压和电流的方程：
16、
17、其中，表示电感la电流随时间的变化率，ea为电网侧电压、ria为电阻ra的电流；
18、s2、求电压的权重值wa，计算公式如下：
19、
20、s3、根据权重值wa计算模型的电压，模型电压计算公式如下：
21、
22、s4、根据模型电压结果计算输出ia的值，计算公式如下：
23、
24、其中，ria为电阻ra的电流，lia为电感la的电流。
25、本发明的有益效果是：
26、1、本发明主要由pv组件、光伏逆变器、储能电池、用电负载、智能监控模块、通信模块和电网并网端口组成的光伏逆变器智能调控系统能够支持离网和并网两种运行模式，根据外部条件自动切换运行模式，在离网模式下，系统不依赖外部通信网络，各户用光伏单元独立运行，从而避免了通信故障对系统的影响，在并网模式下，系统通过智能调度与电网协同工作，提高能源利用效率，且该系统支持组件级监控，可以精确识别每个组件的工作状态，这种细粒度监控不仅提高了故障检测的准确性，还降低了因单一组件故障导致的系统整体停机的风险。
27、2、本发明通过主要由通过控制单元、功率单元、直流输入接口单元和保护单元组成的光伏逆变器，实现将直流电高效转换为符合电网要求的交流电的目的。
28、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
技术特征：
1.一种光伏逆变器智能调控系统，其特征在于：包括：将太阳能转换为直流电能的pv组件、光伏逆变器、储能电池、用电负载、智能监控模块、通信模块和电网并网端口，所述pv组件的一端与光伏逆变器的一端连接，所述智能监控模块通过通信模块分别与光伏逆变器和电网并网端口连接，所述电网并网端口的一端与储能电池连接，所述电网并网端口的另一端和光伏逆变器的另一端均与用电负载连接，所述光伏逆变器的另一端还与储能电池的一端连接；
2.根据权利要求1所述的一种光伏逆变器智能调控系统，其特征在于：所述光伏逆变器包括用于将直流电转换成交流电的功率单元、用于接收pv组件产生的直流电的直流输入接口单元、用于控制功率单元工作的控制单元以及用于对控制单元进行保护的保护单元，所述控制单元分别与功率单元、直流输入接口单元和保护单元电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种光伏逆变器智能调控系统，其特征在于：所述直流输入接口单元包括与pv组件连接的变压器t1，所述变压器t1的6脚连接vcc，所述变压器t1的5脚和8脚均与功率单元连接。
4.根据权利要求3所述的一种光伏逆变器智能调控系统，其特征在于：所述功率单元包括放大器u2和放大器u3，所述放大器u2的输出端连接有呈并联设置的三极管q4和三极管q3，所述三极管q3的发射极与集电极之间连接有呈并联设置的三极管q2和三极管q1，所述三极管q3的集电极与三极管q2的集电极之间连接有电容c5，所述放大器u3的输出端连接有呈并联设置的三极管q8和三极管q7，所述三极管q7的发射极与集电极之间连接有呈并联设置的三极管q6和三极管q5，所述三极管q5的发射极与三极管q1的发射极连接且接地，所述三极管q6集电极与三极管q5集电极的连接端以及三极管q2集电极与三极管q1集电极的连接端均与变压器t1的输出端连接，所述三极管q6的集电极与三极管q7的集电极之间连接有电感l1。
5.根据权利要求4所述的一种光伏逆变器智能调控系统，其特征在于：所述控制单元能够根据外部条件自动切换离网或并网的运行模式，所述控制单元包括控制芯片u1，所述控制芯片u1的10脚通过电阻r2与放大器u3的3脚连接，所述控制芯片u1的11脚通过电阻r1与放大器u2的3脚连接。
6.根据权利要求5所述的一种光伏逆变器智能调控系统，其特征在于：所述保护单元包括连接在控制芯片u1的1脚和3脚之间的电容c1，所述控制芯片u1的2脚与3脚之间连接有电阻r3，所述控制芯片u1的7脚上连接有电阻r5，所述控制芯片u1的13脚连接有电阻r4，所述电阻r4和电阻r5之间连接有电容c2。
7.根据权利要求6所述的一种光伏逆变器智能调控系统，其特征在于：所述智能监控模块包括数据采集单元、状态监测与故障检测单元、自动切换控制单元和人机交互单元，所述数据采集单元包括温度传感器、电压传感器和电流传感器，通过温度传感器、电压传感器和电流传感器实时采集电路中的温度、电压和电流的关键指标，并与预设的正常范围进行比较，当监测到的参数超出正常范围时，故障检测算法会快速定位异常，并发出告警；所述自动切换控制单元在并网切换到离网过程中，当检测到电网长时间停电时，智能监控模块会断开并离网开关，下发指令将逆变器从pq模式切换到vsg模式，实现工作模式的平滑过渡，下发开机指令给储能设备和逆变器；
8.根据权利要求7所述的一种光伏逆变器智能调控系统，其特征在于：所述通信模块包括无线芯片u3，所述无线芯片u3的15脚连接有呈并联设置的对地电容c13和对地电容c23，所述对地电容c13和对地电容c23的非接地连接端分别与无线芯片u3的8脚和17脚连接，所述无线芯片u3的16脚连接有电阻r11，所述无线芯片u3的12脚与11脚之间连接有电感l3，所述电感l3与无线芯片u3的11脚连接端上并联有对地电容c8和对地电容c9，所述无线芯片u3的13脚上串联有电感l2和电容c52，所述电容c52的一端连接有对地电容c55，所述无线芯片u3的9脚与10脚之间并联有电阻r22和晶振jz1。
9.根据权利要求8所述的一种光伏逆变器智能调控系统，其特征在于：所述电网并网端口包括并网逆变器,所述并网逆变器包括主要由mos管s1、mos管s4、mos管s3、mos管s6、mos管s5和mos管s2组成的三相桥臂电路，三相桥臂电路与储能电池连接，其中mos管s1与mos管s4串联，mos管s3与mos管s6串联，mos管s5与mos管s2串联，mos管s1与mos管s4的连接端串联有电阻ra和电感la，mos管s3与mos管s6的连接端连接有电阻rb和电感lb，mos管s5与mos管s2的连接端连接有电阻rc和电感lc，所述电感la的一端、电感lb的一端和电感lc的一端连接。
10.根据权利要求9所述的一种光伏逆变器智能调控系统，其特征在于：所述并网逆变器的a路电流控制方法如下：
技术总结
本发明涉及光伏逆变器技术领域，特别涉及一种光伏逆变器智能调控系统，通过主要由PV组件、光伏逆变器、储能电池、用电负载、智能监控模块、通信模块和电网并网端口组成的光伏逆变器智能调控系统能够支持离网和并网两种运行模式，根据外部条件自动切换运行模式，在离网模式下，系统不依赖外部通信网络，各户用光伏单元独立运行，从而避免了通信故障对系统的影响，在并网模式下，系统通过智能调度与电网协同工作，提高能源利用效率，且该系统支持组件级监控，可以精确识别每个组件的工作状态，这种细粒度监控不仅提高了故障检测的准确性，还降低了因单一组件故障导致的系统整体停机的风险。
技术研发人员：张胜鑫,何衍锦
受保护的技术使用者：深圳市索克新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5