CN111509830A - 一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构 - Google Patents

一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构，包括混合功率单元以及二次功率变换单元，并提供一个三相380V～10kV可调的工频(50Hz/60Hz)交流高压端口、一个400V～1kV直流高压端口、一个0～400V直流低压端口和一个单相0～240V工频(50Hz/60Hz)交流低压端口。所述混合功率单元包括一个光伏发电子单元、一个电池储能子单元以及一个功率补偿子单元。本发明微型光伏/储能智能电站既可以辅助配电网调频调压，又能为各类最高不超过50kW的交、直流负载提供高品质电压源，能实现高电平的输出，无需工频变压器即可接入中压配电网、使用较小的滤波电感就能保证并网电流的质量。本发明所提的混合功率单元易于模块化扩展，因此可以适用于更高电压等级、更大功率的场合。

Description

一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构
技术领域
本发明属于分布式综合电源***及其能量管理策略、新能源发电、电力电子变换器及其先进控制领域，具体为一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构。
背景技术
分布式综合能源***，是通过特定拓扑网络和终端电力设备，将发电、储能、用电进行有效、可靠联系的能源***。随着全球能源互联网概念的提出，各种类型、各种形式、各种规模的分布式综合能源***正在快速发展。电力电子变换器模块化技术不仅丰富了各类型分布式能源并入电网的电路形式，而且改善了分布式能源互联/并网***的功率密度和运行效率。本专利提出了一种基于电力电子变换器的微型光伏/储能智能电站拓扑结构，提供了分布式光伏发电、电池储能、各类低压负载供电以及中压配电网之间一种高功率密度的拓扑联系。本专利也提出了一种交直流联动能量管理策略，保证了各单元分布自主运行，提高了运行效率与灵活程度。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构，其特征在于，包括结构完全相同的三相a、b和c，每相均包含N个混合功率单元、直流母线、DAB输出滤波器；
N个混合功率单元通过补偿开关依次连接，每个混合功率单元的直流输出端与直流母线连接，直流母线分别与DAB输出滤波器a10，DAB输出滤波器和输出DC/AC结构的输入端连接，每相混合功率单元的交流电压输出端与高压交流侧连接，每相混合功率单元的交流电压中性点输出端连接于一点O。
优选地，每个混合功率单元均包含一个光伏发电子单元、一个功率补偿子单元、一个电池储能子单元以及一个补偿开关；
所述光伏发电子单元的直流输出侧正负极分别与功率补偿子单元的直流输入侧正负极连接，所述光伏发电子单元的直流输出侧正极通过补偿开关与电池储能子单元的直流输出侧正极连接，所述光伏发电子单元的交流输出侧的一端与电池储能子单元的交流输出侧的一端连接。
优选地，所述光伏发电子单元包括H桥、电解电容Cp1、双有源桥、电解电容Cp2和太阳能光伏板；
所述H桥的正负极分别与电解电容Cp1的正负极连接，所述电解电容Cp1的正负极分别与双有源桥的直流输出侧的正负极连接，所述双有源桥双有源桥直流输入侧的正负极分别与电解电容Cp2的正负极连接，所述电解电容Cp2的正负极分别与太阳能光伏板端口电压的正负极连接。
优选地，所述双有源桥包括8个开关管Sp5～Sp12、高频电感Lp1、原边线圈Lp2和副边线圈Lp3；
所述开关管Sp5源极与开关管Sp6漏极的连接，开关管Sp7源极和开关管Sp8漏极连接，所述高频电感Lp1的一端与开关管Sp5源极连接，所述高频电感Lp1的另一端与原边线圈Lp2的一端连接，所述原边线圈Lp2的另一端与开关管Sp7源极连接，开关管Sp9源极和开关管Sp10漏极连接，开关管Sp11源极和开关管Sp12漏极连接，所述副边线圈Lp3的一端与开关管Sp9源极连接，所述副边线圈Lp3的另一端与开关管Sp11源极连接，开关管Sp9的漏极和开关管Sp11的漏极连接，开关管Sp10的源极和开关管Sp12的源极连接，所述开关管Sp5漏极与开关管Sp6源极分别作为双有源桥的，所述开关管Sp11漏极与开关管Sp12源极分别作为双有源桥的直流输入侧的正负极。
优选地，所述功率补偿子单元包括双有源桥和电解电容Cd1，所述双有源桥的直流输出侧的正负极分别与电解电容Cd1的正负极连接。
优选地，所述电池储能子单元包括H桥、电解电容Cb1、双有源桥、电解电容Cb2和电池；
所述H桥的正负极分别与电解电容Cb1的正负极连接，所述电解电容Cb1的正负极分别与双有源桥直流输出侧的正负极连接，所述所述双有源桥双有源桥直流输入侧的正负极分别与电解电容Cb2的正负极连接，所述电解电容Cb2的正负极分别与电池端口电压的正负极连接。
优选地，所述DAB输出滤波器为双有源桥，包括开关管Si1～Si8、高频电感Li1、原边线圈Li2、和副边线圈Li3；
所述开关管Si1的源极与开关管Si2的漏极连接，所述开关管Si2的源极与开关管Si4的源极连接，所述开关管Si4的漏极与开关管Si3的源极连接，所述开关管Si3的漏极与开关管Si1的漏极连接，所述开关管Si5的源极与开关管Si6的漏极连接，所述开关管Si6的源极与开关管Si8的源极连接，所述开关管Si8的漏极与开关管Si7的源极连接，所述开关管Si7的漏极与开关管Si5的漏极连接，所述开关管Si1源极与开关管Si2漏极的连接点与高频电感Li1的一端连接，所述高频电感Li1的另一端与原边线圈Li2的一端连接，所述原边线圈Li2的另一端连接与开关管Si3源极与开关管Si4漏极的连接点连接，所述副边线圈Li3的一端与开关管Si5源极与开关管Si6漏极的连接点连接，所述副边线圈Li3的另一端与开关管Si7源极与开关管Si8漏极的连接点连接，所述开关管开关管Si1的漏极与直流母线的正极连接，所述开关管开关管Si2的源极和直流母线的负极连接。
优选地，所述DAB输出滤波器为双有源桥，包括开关管Sk1～Sk8，高频电感Lk1，原边线圈Lk2和副边线圈Lk3；
所述开关管Sk1的源极与开关管Sk2的漏极连接，所述开关管Sk2的源极与开关管Sk4的源极连接，所述开关管Sk4的漏极与开关管Sk3的源极连接，所述开关管Sk3的漏极与开关管Sk1的漏极连接，所述开关管Sk5的源极与开关管Sk6的漏极连接，所述开关管Sk6的源极与开关管Sk8的源极连接，所述开关管Sk8的漏极与开关管Sk7的源极连接，所述开关管Sk7的漏极与开关管Sk5的漏极连接，所述开关管Sk1源极与开关管Sk2漏极的连接点与高频电感Lk1的一端连接，所述高频电感Lk1的另一端与原边线圈Lk2的一端连接，所述原边线圈Lk2的另一端连接与开关管Sk3源极与开关管Sk4漏极的连接点连接，所述副边线圈Lk3的一端与开关管Sk5源极与开关管Sk6漏极的连接点连接，所述副边线圈Lk3的另一端与开关管Sk7源极与开关管Sk8漏极的连接点连接，所述开关管开关管Sk1的漏极与直流母线的正极连接，所述开关管开关管Sk2的源极和直流母线的负极连接.
优选地，所述输出DC/AC结构包括n个H桥、n-1个补偿开关和n个电解电容C1～Cn；
所述n个H桥的正负极分别与n个电解电容C1～Cn的正负极连接，第N个电解电容的正极通过补偿开关和第N-1个电解电容的负极连接,第N个H桥的一个交流输出端和第N-1个H桥的另一个输出端连接。
优选地，所述补偿开关的实现方式为两个MOSFET或IGBT串联构成的双向开关。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明微型光伏/储能智能电站既可以辅助配电网调频调压，又能为各类交、直流负载提供高品质电压源。本发明微型光伏/储能智能电站能实现高电平的输出，无需工频变压器即可接入中压配电网、使用较小的滤波电感就能保证并网电流的质量。本发明所提的混合功率单元易于模块化扩展，因此可以适用于更高电压等级、更大功率的场合。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构。
图2是一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构光伏发电子单元控制的框图。
图3是一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构电池储能子单元控制的框图。
图4是一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构补偿开关控制的框图。
图5是一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构功率补偿子单元控制的框图。
图6是一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构H桥a1和H桥a6控制的框图。
图7是一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构的光伏发电子单元的示意图。
图8是一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构的功率补偿子单元的示意图。
图9是一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构的电池储能子单元的示意图。
图10是一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构的补偿开关的示意图。
图11是一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构的输出DC/AC结构a12的示意图。
具体实施方式
为了更加清楚地描述本发明的思想，技术方案和优点，具体实施方式通过实施例和附图来表明。显然地，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在未付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构，包括结构完全相同的三相a、b和c，每相均包含N个混合功率单元(1,...,N)、直流母线(a9)、DAB输出滤波器(a10，a11)和输出DC/AC结构(a12)；
N个混合功率单元(1,...,N)通过补偿开关依次连接，每个混合功率单元(1,...,N)的直流输出端与直流母线(a9)连接，直流母线分别与DAB输出滤波器a10，DAB输出滤波器(a11)和输出DC/AC结构(a12)的输入端连接，每相混合功率单元(1)的交流电压中性点输出端连接于一点O。
进一步的实施例中，如图1所示，每个混合功率单元均包含一个光伏发电子单元、一个功率补偿子单元、一个电池储能子单元以及一个补偿开关(a4)；
所述光伏发电子单元的直流输出侧正负极分别与功率补偿子单元的直流输入侧正负极连接，所述光伏发电子单元的直流输出侧正极通过补偿开关(a4)与电池储能子单元的直流输出侧正极连接，所述光伏发电子单元的交流输出侧的一端与电池储能子单元的交流输出侧的一端连接。
进一步的实施例中，如图7所示，所述光伏发电子单元包括H桥(a1)、电解电容Cp1、双有源桥(a2)、电解电容Cp2和太阳能光伏板(a3)；
所述H桥(a1)的正负极分别与电解电容Cp1的正负极连接，所述电解电容Cp1的正负极分别与双有源桥(a2)的直流输出侧的正负极连接，所述双有源桥双有源桥(a2)直流输入侧的正负极分别与电解电容Cp2的正负极连接，所述电解电容Cp2的正负极分别与太阳能光伏板(a3)端口电压的正负极连接。
进一步的实施例中，如图7所示，所述双有源桥(a2)包括8个开关管Sp5～Sp12、高频电感Lp1、原边线圈Lp2和副边线圈Lp3；
所述开关管Sp5源极与开关管Sp6漏极的连接，开关管Sp7源极和开关管Sp8漏极连接，所述高频电感Lp1的一端与开关管Sp5源极连接，所述高频电感Lp1的另一端与原边线圈Lp2的一端连接，所述原边线圈Lp2的另一端与开关管Sp7源极连接，开关管Sp9源极和开关管Sp10漏极连接，开关管Sp11源极和开关管Sp12漏极连接，所述副边线圈Lp3的一端与开关管Sp9源极连接，所述副边线圈Lp3的另一端与开关管Sp11源极连接，开关管Sp9的漏极和开关管Sp11的漏极连接，开关管Sp10的源极和开关管Sp12的源极连接，所述开关管Sp5漏极与开关管Sp6源极分别作为双有源桥(a2)的，所述开关管Sp11漏极与开关管Sp12源极分别作为双有源桥(a2)的直流输入侧的正负极。
进一步的实施例中，如图8所示，所述功率补偿子单元包括双有源桥(a5)和电解电容Cd1，所述双有源桥(a5)的直流输出侧的正负极分别与电解电容Cd1的正负极连接。
进一步的实施例中，如图9所示，所述电池储能子单元包括H桥(a6)、电解电容Cb1、双有源桥(a7)、电解电容Cb2和电池(a8)；
所述H桥(a6)的正负极分别与电解电容Cb1的正负极连接，所述电解电容Cb1的正负极分别与双有源桥(a7)直流输出侧的正负极连接，所述所述双有源桥双有源桥(a7)直流输入侧的正负极分别与电解电容Cb2的正负极连接，所述电解电容Cb2的正负极分别与电池(a8)端口电压的正负极连接。
进一步的实施例中，所述DAB输出滤波器(a10)为双有源桥，包括开关管Si1～Si8、高频电感Li1、原边线圈Li2、和副边线圈Li3；
所述开关管Si1的源极与开关管Si2的漏极连接，所述开关管Si2的源极与开关管Si4的源极连接，所述开关管Si4的漏极与开关管Si3的源极连接，所述开关管Si3的漏极与开关管Si1的漏极连接，所述开关管Si5的源极与开关管Si6的漏极连接，所述开关管Si6的源极与开关管Si8的源极连接，所述开关管Si8的漏极与开关管Si7的源极连接，所述开关管Si7的漏极与开关管Si5的漏极连接，所述开关管Si1源极与开关管Si2漏极的连接点与高频电感Li1的一端连接，所述高频电感Li1的另一端与原边线圈Li2的一端连接，所述原边线圈Li2的另一端连接与开关管Si3源极与开关管Si4漏极的连接点连接，所述副边线圈Li3的一端与开关管Si5源极与开关管Si6漏极的连接点连接，所述副边线圈Li3的另一端与开关管Si7源极与开关管Si8漏极的连接点连接，所述开关管开关管Si1的漏极与直流母线(a9)的正极连接，所述开关管开关管Si2的源极和直流母线(a9)的负极连接。
进一步的实施例中，所述DAB输出滤波器(a11)为双有源桥，包括开关管Sk1～Sk8，高频电感Lk1，原边线圈Lk2和副边线圈Lk3；
所述开关管Sk1的源极与开关管Sk2的漏极连接，所述开关管Sk2的源极与开关管Sk4的源极连接，所述开关管Sk4的漏极与开关管Sk3的源极连接，所述开关管Sk3的漏极与开关管Sk1的漏极连接，所述开关管Sk5的源极与开关管Sk6的漏极连接，所述开关管Sk6的源极与开关管Sk8的源极连接，所述开关管Sk8的漏极与开关管Sk7的源极连接，所述开关管Sk7的漏极与开关管Sk5的漏极连接，所述开关管Sk1源极与开关管Sk2漏极的连接点与高频电感Lk1的一端连接，所述高频电感Lk1的另一端与原边线圈Lk2的一端连接，所述原边线圈Lk2的另一端连接与开关管Sk3源极与开关管Sk4漏极的连接点连接，所述副边线圈Lk3的一端与开关管Sk5源极与开关管Sk6漏极的连接点连接，所述副边线圈Lk3的另一端与开关管Sk7源极与开关管Sk8漏极的连接点连接，所述开关管开关管Sk1的漏极与直流母线(a9)的正极连接，所述开关管开关管Sk2的源极和直流母线(a9)的负极连接.
进一步实施例中，如图11所示，所述输出DC/AC结构(a12)包括n个H桥、n-1个补偿开关和n个电解电容C1～Cn；
所述n个H桥的正负极分别与n个电解电容C1～Cn的正负极连接，第N(N∈[1,n])个电解电容的正极通过补偿开关和第N-1个电解电容的负极连接,第N(N∈[1,n])个H桥的一个交流输出端和第N-1个H桥的另一个输出端连接。
优选地，如图10所示，所述补偿开关的实现方式为两个MOSFET或IGBT串联构成的双向开关。
本发明的工作过程，具体为：
如图6所示，每个混合功率单元的H桥a1和H桥a6开关管的控制方法为：将输出到高压交流侧a13的有功功率指令值Pgref与有功功率实际值Pg相减，其差值送入功率控制器得输出信号vd，将输出到高压交流侧a13的无功功率指令值Qgref与无功功率实际值Qg相减，其差值送入功率控制器得输出信号vq，vd、vq经过dq-ab坐标变换得到每个混合功率单元的H桥a1和H桥a6的调制波信号，该信号经过高频调制后得到H桥a1和H桥a6开关管的驱动脉冲信号。如图3所示，所述电池储能子单元开关管的控制方法为：将电解电容Cp1的电压vdc1和Cb1的电压vdc2的平均值指令值Vdcref与平均值实际值(Vdc1+Vdc2)/2求差，其差值与电池端口电流iB经过电压控制器得电池储能子单元调制波信号，该信号经过高频调制后得到电池储能子单元开关管的驱动脉冲信号。如图2所示，所述光伏发电子单元的控制方法为：根据电池的荷电状态(SOC)和电池充电曲线得到电池的充电功率Pch，将电池的充电功率Pch和实际功率PB求差，其差值经过比例积分控制器后得太阳能光伏板两端的最优电压增量Δvmppt，根据太阳能光伏板的端电压vpv和端电流ipv和封锁逻辑LG3(Δvmppt≥0时，LG3＝1，Δvmppt<0时，LG3＝1，如果LG3＝0，则使能MPPT，如果LG3＝1，则禁用MPPT)对太阳能光伏板进行最大功率点跟踪(MPPT)后得到太阳能光伏板两端的最优电压vmppt，将太阳能光伏板两端的最优电压增量Δvmppt和最优电压vmppt相加后得太阳能光伏板的端电压指令值vpvref，将太阳能光伏板的端电压指令值vpvref和实际值vpv求差后与太阳能光伏板端电流ipv电压控制器后得光伏发电子单元调制波信号，该信号经过高频调制后得到光伏发电子单元开关管的驱动脉冲信号。如图4所示，所述每个补偿开关的控制方法为：将电解电容Cp1和Cb1的电压vdc1和vdc2求差，其差值送入电压控制器后得每个补偿开关的调制波信号，该信号经过高频调制后得到每个补偿开关开关管的驱动脉冲信号。如图5所示，所述功率补偿子单元的控制方法为：将直流母线a9的电压指令值VO *与实际值VO求差后送入电压控制器得功率补偿子单元的调制波信号分量vr1，将直流母线a9的功率指令值PO *与实际值PO求差后送入功率控制器得功率补偿子单元的调制波信号分量vr2，将功率补偿子单元的调制波信号分量vr1与vr2求和后经过高频调制后得到每个混合功率单元的补偿子单元开关管的驱动脉冲信号。
实施例
一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构，包括结构完全相同的三相a、b和c，每相均包含N个混合功率单元(1,...,N)、直流母线(a9)、DAB输出滤波器(a10，a11)和输出DC/AC结构(a12)；
N个混合功率单元(1,...,N)通过补偿开关依次连接，每个混合功率单元(1,...,N)的直流输出端与直流母线(a9)连接，直流母线分别与DAB输出滤波器a10，DAB输出滤波器(a11)和输出DC/AC结构(a12)的输入端连接，每相混合功率单元(N)的交流电压输出端与高压交流电网(a13)连接，每相混合功率单元(1)的交流电压中性点输出端连接于一点O。
每个混合功率单元均包含一个光伏发电子单元、一个功率补偿子单元、一个电池储能子单元以及一个补偿开关(a4)。
所述光伏发电子单元包括H桥(a1)、电解电容Cp1、双有源桥(a2)和太阳能光伏板(a3)。
所述H桥(a1)包括4个开关管Sp1～Sp4，所述双有源桥(a2)包括8个开关管Sp5～Sp12、高频电感Lp1、原边线圈Lp2、副边线圈Lp3和电解电容Cp2；
所述开关管Sp1的源极与开关管Sp2的漏极连接点为a，b，c三相每相混合功率单元的交流电压中性点输出端，所述开关管Sp2的源极与开关管Sp4的源极连接，所述开关管Sp4的漏极与开关管Sp3的源极连接，所述开关管Sp3的漏极与开关管Sp1的漏极连接，所述开关管Sp3的漏极与电解电容Cp1的正极连接，所述开关管Sp4的源极与电解电容Cp1的负极连接，所述电解电容Cp1的正极与开关管Sp5和开关管Sp7的漏极连接，所述电解电容Cp1的负极与开关管Sp6和开关管Sp8的源极连接，所述开关管Sp5源极与开关管Sp6漏极的连接点与高频电感Lp1的一端连接，所述高频电感Lp1的另一端与原边线圈Lp2的一端连接，所述原边线圈Lp2的另一端与开关管Sp7源极和开关管Sp8漏极的连接点连接，所述副边线圈Lp3的一端与开关管Sp9源极和开关管Sp10漏极的连接点连接，所述副边线圈Lp3的另一端与开关管Sp11源极和开关管Sp12漏极的连接点连接，所述电解电容Cp2的正极与开关管Sp9和开关管Sp11的漏极连接，所述电解电容Cp2的负极与开关管Sp10和开关管Sp12的源极连接，所述电解电容Cp2的正极与太阳能光伏板的正极连接，所述电解电容Cp2的负极与太阳能光伏板的负极连接；
所述功率补偿子单元为双有源桥(a5)；
所述双有源桥(a5)包括8个开关管Sd1～Sd8，高频电感Ld1，原边线圈Ld2，副边线圈Ld3和电解电容Cd1；
所述开关管Sd1的漏极与电解电容Cp1的正极连接，所述开关管Sd2的源极与电解电容Cp1的负极连接，所述开关管Sd1的源极与开关管Sd2的漏极连接，所述开关管Sd2的源极与开关管Sd4的源极连接，所述开关管Sd4的漏极与开关管Sd3的源极连接，所述开关管Sd3的漏极与开关管Sd1的漏极连接，所述开关管Sd5的源极与开关管Sd6的漏极连接，所述开关管Sd6的源极与开关管Sd8的源极连接，所述开关管Sd8的漏极与开关管Sd7的源极连接，所述开关管Sd7的漏极与开关管Sd5的漏极连接，所述开关管Sd1源极与开关管Sd2漏极的连接点与高频电感Ld1的一端连接，所述高频电感Ld1的另一端与原边线圈Ld2的一端连接，所述原边线圈Ld2的另一端连接与开关管Sd3源极与开关管Sd4漏极的连接点连接，所述副边线圈Ld3的一端与开关管Sd5源极与开关管Sd6漏极的连接点连接，所述副边线圈Ld3的另一端与开关管Sd7源极与开关管Sd8漏极的连接点连接，所述电解电容Cd1的正极分别与开关管Sd5与开关管Sd7的漏极和直流母线(a9)的正极连接，所述电解电容Cd1的负极与开关管Sd6与开关管Sd8的源极和直流母线(a9)的负极连接；
所述电池储能子单元包括H桥(a6)、电解电容Cb1、双有源桥(a7)和太阳能光伏板(a8)；
所述H桥(a6)包括四个开关管Sb1～Sb4，所述双有源桥(a7)包括8个开关管Sb5～Sb12，高频电感Lb1，原边线圈Lb2，副边线圈Lb3和电解电容Cb2；
所述开关管Sb1的源极与开关管Sb2的漏极连接，所述开关管Sb2的源极与开关管Sb4的源极连接，所述开关管Sb4的漏极与开关管Sb3的源极连接，所述开关管Sb3的漏极与开关管Sb1的漏极连接，所述开关管Sb3的漏极与电解电容Cb1的正极连接，所述开关管Sb4的源极与电解电容Cb1的负极连接，所述电解电容Cb1的正极与开关管Sb5和开关管Sb7的漏极连接，所述电解电容Cb1的负极与开关管Sb6和开关管Sb8的源极连接，所述开关管Sb5源极与开关管Sb6漏极的连接点与高频电感Lb1的一端连接，所述高频电感Lb1的另一端与原边线圈Lb2的一端连接，所述原边线圈Lb2的另一端连接与开关管Sb7源极和开关管Sb8漏极的连接点连接，所述副边线圈Lb3的一端与开关管Sb9源极和开关管Sb10漏极的连接点连接，所述副边线圈Lb3的另一端与开关管Sb11源极和开关管Sb12漏极的连接点连接，所述电解电容Cb2的正极与开关管Sb9和开关管Sb11的漏极连接，所述电解电容Cb2的负极与开关管Sb10和开关管Sb12的源极连接，所述电解电容Cb2的正极与太阳能光伏板的正极连接，所述电解电容Cb2的负极与太阳能光伏板的负极连接，所述开关管Sb1的源极和开关管Sb2的漏极的连接点和开关管Sp3的源极和开关管Sp4的漏极的连接点连接，所述电解电容Cp1的正极通过补偿开关(a4)与电解电容Cb1的正极连接，所述开关管Sb3的源极与开关管Sb4的漏极连接点为a，b，c三相每相混合功率单元的交流电压输出端；
所述补偿开关(a4)包括开关管Sm1和Sm2；
所述开关管Sm1的源极和开关管Sm2的漏极连接；
所述三相a、b和c混合功率单元(1)的开关管Sp6漏极与开关管Sp8源极的连接点连接于点O；
所述开关管Sp3漏极和开关管Sp4源极的连接点与开关管Sb3漏极和开关管Sb4源极的连接点连接，电解电容Cp1的正极通过补偿开关(a4)与电解电容Cb1的正极连接；
所述N个混合功率单元间开关管Sp1源极和开关管Sp2漏极的连接点与开关管Sb3源极和开关管Sb4漏极的连接点连接，所述N个混合功率单元间电解电容Cp1的正极通过补偿开关与电解电容Cb2的正极连接。
所述DAB输出滤波器(a10)为双有源桥，包括开关管Si1～Si8、高频电感Li1、原边线圈Li2、副边线圈Li3和电解电容Ci1；
所述开关管Si1的源极与开关管Si2的漏极连接，所述开关管Si2的源极与开关管Si4的源极连接，所述开关管Si4的漏极与开关管Si3的源极连接，所述开关管Si3的漏极与开关管Si1的漏极连接，所述开关管Si5的源极与开关管Si6的漏极连接，所述开关管Si6的源极与开关管Si8的源极连接，所述开关管Si8的漏极与开关管Si7的源极连接，所述开关管Si7的漏极与开关管Si5的漏极连接，所述开关管Si1源极与开关管Si2漏极的连接点与高频电感Li1的一端连接，所述高频电感Li1的另一端与原边线圈Li2的一端连接，所述原边线圈Li2的另一端连接与开关管Si3源极与开关管Si4漏极的连接点连接，所述副边线圈Li3的一端与开关管Si5源极与开关管Si6漏极的连接点连接，所述副边线圈Li3的另一端与开关管Si7源极与开关管Si8漏极的连接点连接，所述开关管开关管Si1的漏极与直流母线(a9)的正极连接，所述开关管开关管Si2的源极和直流母线(a9)的负极连接；
所述DAB输出滤波器(a10)为双有源桥，包括开关管Sk1～Sk8，高频电感Lk1，原边线圈Lk2，副边线圈Lk3和电解电容Ck1；
所述开关管Sk1的源极与开关管Sk2的漏极连接，所述开关管Sk2的源极与开关管Sk4的源极连接，所述开关管Sk4的漏极与开关管Sk3的源极连接，所述开关管Sk3的漏极与开关管Sk1的漏极连接，所述开关管Sk5的源极与开关管Sk6的漏极连接，所述开关管Sk6的源极与开关管Sk8的源极连接，所述开关管Sk8的漏极与开关管Sk7的源极连接，所述开关管Sk7的漏极与开关管Sk5的漏极连接，所述开关管Sk1源极与开关管Sk2漏极的连接点与高频电感Lk1的一端连接，所述高频电感Lk1的另一端与原边线圈Lk2的一端连接，所述原边线圈Lk2的另一端连接与开关管Sk3源极与开关管Sk4漏极的连接点连接，所述副边线圈Lk3的一端与开关管Sk5源极与开关管Sk6漏极的连接点连接，所述副边线圈Lk3的另一端与开关管Sk7源极与开关管Sk8漏极的连接点连接，所述开关管开关管Sk1的漏极与直流母线(a9)的正极连接，所述开关管开关管Sk2的源极和直流母线(a9)的负极连接；
所述输出DC/AC结构(a12)包括n(n＝1,2,...,+∞)个H桥和n-1个补偿开关，第n个H桥包括四个开关管S4n-3～S4n，所述开关管S1的源极与开关管S2的漏极连接，所述开关管S2的源极与开关管S4的源极连接，所述开关管S4的漏极与开关管S3的源极连接，所述开关管S3的漏极与开关管S1的漏极连接，所述开关管S4n-3的源极与开关管S4n-2的漏极连接，所述开关管S4n-2的源极与开关管S4n的源极连接，所述开关管S4n的漏极开关管S4n-1的源极连接，所述开关管S4n-1的漏极与开关管S4n-3的漏极连接，所述开关管S1的漏极与电解电容C1的正极连接，所述开关管S2的源极与电解电容C2的负极连接，所述开关管S4n-3的漏极与电解电容Cn的正极连接，所述开关管S4n-2的源极与电解电容Cn的负极连接，所述电解电容C1的正极与直流母线(a9)正极连接，所述电解电容Cn的负极与直流母线(a9)负极连接，所述第n个电解电容Cn的正极通过补偿开关与第n-1个电解电容Cn-1的负极连接，所述开关管S4n漏极和S4n-1源极的连接点通过补偿开关与开关管S4n-6漏极和S4n-7源极的连接点连接。

Claims (10)

1.一种微型光伏/储能智能电站拓扑结构，其特征在于，包括结构完全相同的三相a、b和c，每相均包含N个混合功率单元(1,...,N)、直流母线(a9)、DAB输出滤波器(a10，a11)、输出DC/AC结构(a12)和高压交流侧(a13)；
N个混合功率单元(1,...,N)通过补偿开关依次连接，每个混合功率单元(1,...,N)的直流输出端与直流母线(a9)连接，直流母线分别与DAB输出滤波器a10，DAB输出滤波器(a11)和输出DC/AC结构(a12)的输入端连接，每相混合功率单元(N)的交流电压输出端与高压交流侧(a13)连接，每相混合功率单元(1)的交流电压中性点输出端连接于一点O。
2.根据权利要求1所述的微型光伏/储能智能电站拓扑结构，其特征在于，每个混合功率单元均包含一个光伏发电子单元、一个功率补偿子单元、一个电池储能子单元以及一个补偿开关(a4)；
所述光伏发电子单元的直流输出侧正负极分别与功率补偿子单元的直流输入侧正负极连接，所述光伏发电子单元的直流输出侧正极通过补偿开关(a4)与电池储能子单元的直流输出侧正极连接，所述光伏发电子单元的交流输出侧的一端与电池储能子单元的交流输出侧的一端连接。
3.根据权利要求2所述的微型光伏/储能智能电站拓扑结构，其特征在于，所述光伏发电子单元包括H桥(a1)、电解电容Cp1、双有源桥(a2)、电解电容Cp2和太阳能光伏板(a3)；
所述H桥(a1)的正负极分别与电解电容Cp1的正负极连接，所述电解电容Cp1的正负极分别与双有源桥(a2)的直流输出侧的正负极连接，所述双有源桥双有源桥(a2)直流输入侧的正负极分别与电解电容Cp2的正负极连接，所述电解电容Cp2的正负极分别与太阳能光伏板(a3)端口电压的正负极连接。
4.根据权利要求3所述的微型光伏/储能智能电站拓扑结构，其特征在于：所述双有源桥(a2)包括8个开关管Sp5～Sp12、高频电感Lp1、原边线圈Lp2和副边线圈Lp3；
所述开关管Sp5源极与开关管Sp6漏极的连接，开关管Sp7源极与开关管Sp8漏极连接，所述高频电感Lp1的一端与开关管Sp5源极连接，所述高频电感Lp1的另一端与原边线圈Lp2的一端连接，所述原边线圈Lp2的另一端与开关管Sp7源极连接，开关管Sp9源极和开关管Sp10漏极连接，开关管Sp11源极和开关管Sp12漏极连接，所述副边线圈Lp3的一端与开关管Sp9源极连接，所述副边线圈Lp3的另一端与开关管Sp11源极连接，开关管Sp9的漏极和开关管Sp11的漏极连接，开关管Sp10的源极和开关管Sp12的源极连接，所述开关管Sp5漏极与开关管Sp6源极分别作为双有源桥(a2)的，所述开关管Sp11漏极与开关管Sp12源极分别作为双有源桥(a2)的直流输入侧的正负极。
5.根据权利要求2所述的微型光伏/储能智能电站拓扑结构，其特征在于，所述功率补偿子单元包括双有源桥(a5)和电解电容Cd1，所述双有源桥(a5)的直流输出侧的正负极分别与电解电容Cd1的正负极连接。
6.根据权利要求2所述的微型光伏/储能智能电站拓扑结构，其特征在于，所述电池储能子单元包括H桥(a6)、电解电容Cb1、双有源桥(a7)、电解电容Cb2和电池(a8)；
所述H桥(a6)的正负极分别与电解电容Cb1的正负极连接，所述电解电容Cb1的正负极分别与双有源桥(a7)直流输出侧的正负极连接，所述所述双有源桥双有源桥(a7)直流输入侧的正负极分别与电解电容Cb2的正负极连接，所述电解电容Cb2的正负极分别与电池(a8)端口电压的正负极连接。
7.根据权利要求1所述的微型光伏/储能智能电站拓扑结构，其特征在于，所述DAB输出滤波器(a10)为双有源桥，包括开关管Si1～Si8、高频电感Li1、原边线圈Li2、和副边线圈Li3；
所述开关管Si1的源极与开关管Si2的漏极连接，所述开关管Si2的源极与开关管Si4的源极连接，所述开关管Si4的漏极与开关管Si3的源极连接，所述开关管Si3的漏极与开关管Si1的漏极连接，所述开关管Si5的源极与开关管Si6的漏极连接，所述开关管Si6的源极与开关管Si8的源极连接，所述开关管Si8的漏极与开关管Si7的源极连接，所述开关管Si7的漏极与开关管Si5的漏极连接，所述开关管Si1源极与开关管Si2漏极的连接点与高频电感Li1的一端连接，所述高频电感Li1的另一端与原边线圈Li2的一端连接，所述原边线圈Li2的另一端连接与开关管Si3源极与开关管Si4漏极的连接点连接，所述副边线圈Li3的一端与开关管Si5源极与开关管Si6漏极的连接点连接，所述副边线圈Li3的另一端与开关管Si7源极与开关管Si8漏极的连接点连接，所述开关管开关管Si1的漏极与直流母线(a9)的正极连接，所述开关管开关管Si2的源极和直流母线(a9)的负极连接。
8.根据权利要求1所述的微型光伏/储能智能电站拓扑结构，其特征在于，所述DAB输出滤波器(a10)为双有源桥，包括开关管Sk1～Sk8，高频电感Lk1，原边线圈Lk2和副边线圈Lk3；
所述开关管Sk1的源极与开关管Sk2的漏极连接，所述开关管Sk2的源极与开关管Sk4的源极连接，所述开关管Sk4的漏极与开关管Sk3的源极连接，所述开关管Sk3的漏极与开关管Sk1的漏极连接，所述开关管Sk5的源极与开关管Sk6的漏极连接，所述开关管Sk6的源极与开关管Sk8的源极连接，所述开关管Sk8的漏极与开关管Sk7的源极连接，所述开关管Sk7的漏极与开关管Sk5的漏极连接，所述开关管Sk1源极与开关管Sk2漏极的连接点与高频电感Lk1的一端连接，所述高频电感Lk1的另一端与原边线圈Lk2的一端连接，所述原边线圈Lk2的另一端连接与开关管Sk3源极与开关管Sk4漏极的连接点连接，所述副边线圈Lk3的一端与开关管Sk5源极与开关管Sk6漏极的连接点连接，所述副边线圈Lk3的另一端与开关管Sk7源极与开关管Sk8漏极的连接点连接，所述开关管开关管Sk1的漏极与直流母线(a9)的正极连接，所述开关管开关管Sk2的源极和直流母线(a9)的负极连接。
9.根据权利要求1所述的微型光伏/储能智能电站拓扑结构，其特征在于，所述输出DC/AC结构(a12)包括n个H桥、n-1个补偿开关和n个电解电容C1～Cn；
所述n个H桥的正负极分别与n个电解电容C1～Cn的正负极连接，第N(N∈[1,n])个电解电容的正极通过补偿开关和第N-1个电解电容的负极连接,第N(N∈[1,n])个H桥的一个交流输出端和第N-1个H桥的另一个输出端连接。
10.根据权利要求9所述的微型光伏/储能智能电站拓扑结构，其特征在于，所述补偿开关的实现方式为两个MOSFET或IGBT串联构成的双向开关。
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