一种光伏用多能源管理系统及方法与流程

本发明涉及电力电子技术及新能源微电网控制，具体涉及一种光伏用多能源管理系统及方法。

背景技术：

1、目前，现有技术中已存在多种针对发电机与光伏逆变器之间协同运行的能量控制策略，例如通过检测负载功率与光伏出力，控制储能电池的充放电及发电机的启停，以维持系统功率平衡。然而本申请的发明人经过研究发现，上述现有技术在实际应用中仍存在以下问题：

2、1、兼容性低：多数现有系统需要专用状态的发电机才能进行匹配。2、现有系统控制策略粗糙：一旦发电机接通，必须将电池充到设定值之后，发电机才会停机，无法做到市电来电后进行停机。3、切换时间长：市面上目前的系统无法做到多能源之间的不断电切换，系统响应延迟。

技术实现思路

1、针对现有光伏户用储能系统与发电机协同运行中存在的技术问题，本发明提供一种光伏用多能源管理系统及方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

3、一种光伏用多能源管理系统，包括光伏逆变器、ats控制器和发电机，所述光伏逆变器的第一输入端与太阳能板连接，所述光伏逆变器的第二输入端通过ats控制器中并联的第一继电器和第二继电器与市电连接，所述光伏逆变器的第三输入端通过ats控制器中并联的第五继电器和第六继电器与发电机输出端连接，所述发电机输出端通过ats控制器中并联的第七继电器和第八继电器与用户负载连接，所述光伏逆变器的输出端通过ats控制器中并联的第三继电器和第四继电器也与用户负载连接，所述光伏逆变器的电池端与储能电池连接；

4、所述ats控制器包括有无电压检测模块、供电模块、mcu控制模块及光伏信号输入检测模块，所述有无电压检测模块包括光伏输出频率采集单元、市电输入频率采集单元和发电机输入频率采集单元，所述光伏输出频率采集单元的输入端与光伏逆变器输出端连接，所述市电输入频率采集单元的输入端与市电输出端连接，所述发电机输入频率采集单元的输入端与发电机输出端连接，所述光伏输出频率采集单元、市电输入频率采集单元和发电机输入频率采集单元的输出端各自与mcu控制模块的接收端连接，所述mcu控制模块的一个控制端通过第九继电器与发电机控制连接，所述供电模块的输入端与光伏逆变器输出端、市电输出端和发电机输出端连接，所述供电模块的输出端与mcu控制模块和第一至第九继电器连接提供电源，所述光伏信号输入检测模块通过两线连接于光伏逆变器和mcu控制模块之间，所述mcu控制模块的多个控制端对应与第一至第八继电器控制连接。

5、进一步，所述市电与第一继电器和第二继电器之间的线路上连接有空气开关。

6、进一步，所述供电模块包括第一整流桥、第二整流桥、第三整流桥、开关降压单元和dc降压单元，所述第一整流桥的输入端与发电机输出端连接，所述第二整流桥的输入端与市电输出端连接，所述第三整流桥的输入端与光伏逆变器输出端连接，所述第一整流桥、第二整流桥和第三整流桥的输出端与开关降压单元的输入端连接，所述开关降压单元的输出端与dc降压单元的输入端连接并与第一至第九继电器连接提供电源，所述dc降压单元的输出端与mcu控制模块连接提供电源。

7、进一步，所述mcu控制模块包括第一控制端、第二控制端、第三控制端、第四控制端和第五控制端，所述第一控制端、第二控制端、第三控制端和第四控制端的输出均通过一个电阻分别与一个三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与各自控制端对应控制的两个继电器的线圈一端连接，线圈的另一端与开关降压单元的输出端连接；所述第五控制端的输出也通过一个电阻与一个三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与第五控制端对应控制的第九继电器的线圈一端连接，线圈的另一端与开关降压单元的输出端连接。

8、本发明还提供一种光伏用多能源管理方法，在该方法中采用前述的光伏用多能源管理系统，所述方法包括光伏、市电、发电机三种能源使用管理模式，三种模式中能源使用的优先级为光伏>市电>发电机；具体地，

9、所述光伏输出频率采集单元检测光伏逆变器输出端有电压信号，且所述市电输入频率采集单元检测市电输出端及发电机输入频率采集单元检测发电机输出端无电压信号时，系统进入到光伏能源使用管理模式，此时所述mcu控制模块控制第三继电器和第四继电器吸合，并控制所述第一继电器、第二继电器、第五继电器、第六继电器、第七继电器和第八继电器断开，太阳能板供电到光伏逆变器给用户负载和储能电池使用；

10、所述市电输入频率采集单元检测市电输出端及光伏输出频率采集单元检测光伏逆变器输出端有电压信号，且所述发电机输入频率采集单元检测发电机输出端无电压信号时，系统进入到市电能源使用管理模式，此时所述mcu控制模块控制第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器吸合，并控制所述第五继电器、第六继电器、第七继电器和第八继电器断开，市电输入到光伏逆变器给用户负载和储能电池使用；

11、所述光伏输出频率采集单元检测光伏逆变器输出端有电压信号，且所述市电输入频率采集单元检测市电输出端无电压信号，此时所述光伏逆变器内部将连接光伏信号输入检测模块的两线短接连通，系统进入到发电机能源使用管理模式，所述光伏信号输入检测模块将检测到的短接信号传给mcu控制模块，所述mcu控制模块控制第九继电器吸合提供脉冲信号启动发电机，当发电机输入频率采集单元检测到发电机输出端有电压信号时，所述mcu控制模块据此控制第五继电器、第六继电器、第七继电器和第八继电器吸合，并控制所述第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器断开，发电机供电到光伏逆变器给用户负载和储能电池使用。

12、与现有技术相比，本发明提供的光伏用多能源管理系统及方法，具有以下有益效果：1）实现多能源的高效协同调度：通过综合考虑光伏出力预测、负载需求趋势及电池荷电状态，优化光伏、储能与发电机的能量分配，避免发电机频繁启停和低效运行，保证发电机稳定运行，电压频率更稳定，从而降低燃油消耗与运行成本，延长设备寿命，摊薄长期成本，在最佳工况下，工频发电机节省23%，变频发电机节省12%；2）提升系统的供电稳定性与响应速度：在负载突变或光伏波动时，优先利用储能进行毫秒级功率响应，维持母线电压与频率稳定，保障敏感负载的供电质量，多能源使用无缝切换，全程不会断电；3）mcu控制模块控制光伏逆变器、市电、发电机输入，切换适宜的电源给用户负载使用，同时辅助光伏逆变器控制给储能电池进行充电，并按照设定的使用逻辑，控制发电机的使用和停止；4）用户省心：光伏、市电、发电机供电自动切换使用，无需人员操作，系统管理安全可靠。

1.一种光伏用多能源管理系统，其特征在于，包括光伏逆变器、ats控制器和发电机，所述光伏逆变器的第一输入端与太阳能板连接，所述光伏逆变器的第二输入端通过ats控制器中并联的第一继电器和第二继电器与市电连接，所述光伏逆变器的第三输入端通过ats控制器中并联的第五继电器和第六继电器与发电机输出端连接，所述发电机输出端通过ats控制器中并联的第七继电器和第八继电器与用户负载连接，所述光伏逆变器的输出端通过ats控制器中并联的第三继电器和第四继电器也与用户负载连接，所述光伏逆变器的电池端与储能电池连接；

2.根据权利要求1所述的光伏用多能源管理系统，其特征在于，所述市电与第一继电器和第二继电器之间的线路上连接有空气开关。

3.根据权利要求1所述的光伏用多能源管理系统，其特征在于，所述供电模块包括第一整流桥、第二整流桥、第三整流桥、开关降压单元和dc降压单元，所述第一整流桥的输入端与发电机输出端连接，所述第二整流桥的输入端与市电输出端连接，所述第三整流桥的输入端与光伏逆变器输出端连接，所述第一整流桥、第二整流桥和第三整流桥的输出端与开关降压单元的输入端连接，所述开关降压单元的输出端与dc降压单元的输入端连接并与第一至第九继电器连接提供电源，所述dc降压单元的输出端与mcu控制模块连接提供电源。

4.根据权利要求3所述的光伏用多能源管理系统，其特征在于，所述mcu控制模块包括第一控制端、第二控制端、第三控制端、第四控制端和第五控制端，所述第一控制端、第二控制端、第三控制端和第四控制端的输出均通过一个电阻分别与一个三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与各自控制端对应控制的两个继电器的线圈一端连接，线圈的另一端与开关降压单元的输出端连接；所述第五控制端的输出也通过一个电阻与一个三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与第五控制端对应控制的第九继电器的线圈一端连接，线圈的另一端与开关降压单元的输出端连接。

5.一种光伏用多能源管理方法，其特征在于，在该方法中采用了权利要求1-4中任一项所述的光伏用多能源管理系统，所述方法包括光伏、市电、发电机三种能源使用管理模式，三种模式中能源使用的优先级为光伏>市电>发电机；具体地，