本发明提供一种光储互补式双有源桥型微逆变器、调制及操控方法及系统，包括：光伏板组件产生直流电；输入电容与光伏板组件并联后与原边交错并联Buck/Boost电路的输入侧连接；电池与原边交错并联Buck/Boost电路并联，作为后备电源参与系统运行；高频变压器的原边与原边交错并联Buck/Boost电路的a点、b点连接，副边与副边半桥电路的桥臂中点c点、d点连接；网侧低通滤波器与副边半桥电路的直流端口、网侧交流端口连接。本发明将电池作为后备电源参与系统运行，能够平滑功率波动、提升电能质量和运行可靠性

  (19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 116995723 A (43)申请公布日 2023.11.03 (21)申请号 6.2 H02M 1/088 (2006.01) G05F 1/67 (2006.01) (22)申请日 2023.07.10 (71)申请人 上海交通大学 地址 200240 上海市闵行区东川路800号 (72)发明人 李睿涛谷晴谢宝昌 (74)专利代理机构 上海恒慧知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 31317 专利代理师 张琳 (51)Int.Cl. H02J 3/38 (2006.01) H02J 3/32 (2006.01) H02J 3/24 (2006.01) H02M 7/5387 (2007.01) H02M 5/10 (2006.01) H02M 5/293 (2006.01) 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 (54)发明名称 光储互补式双有源桥型微逆变器及调制、控 制方法和系统 (57)摘要 本发明提供一种光储互补式双有源桥型微 逆变器、调制及操控方法及系统，包括：光伏板组 件产生直流电 ；输入电容与光伏板组件并联后与 原边交错并联Buck/Boost电路的输入侧连接；电 池与原边交错并联Buck/Boost电路并联，作为后 备电源参与系统运行；高频变压器的原边与原边 交错并联Buck/Boost电路的a点、b点连接，副边 与副边半桥电路的桥臂中点c点、d点连接；网侧 低通滤波器与副边半桥电路的直流端口、网侧交 流端口连接。本发明将电池作为后备电源参与系 统运行，能够平滑功率波动、提升电能质量和运 A 行可靠性，使得该微逆变器在面临复杂的实际工 3 况时依然能保证稳定运行，提高了系统的运行效 2 7 5 率和可靠性。 9 9 6 1 1 N C CN 116995723 A 权利要求书 1/3页 1.一种光储互补式双有源桥型微逆变器，其特征在于，包括： 光伏板组件，所述光伏板组件用于产生直流电； 输入电容，所述输入电容与所述光伏板组件并联； 原边交错并联Buck/Boost电路，所述原边交错并联Buck/Boost电路的输入侧与并联后 的所述光伏板组件和所述输入电容连接；所述原边交错并联Buck/Boost电路包括两个桥臂 中点a点和b点； 电池，所述电池与所述原边交错并联Buck/Boost电路并联，作为后备电源参与整个微 逆变器运行；所述电池与所述光伏板组件构成光储互补式； 高频变压器，所述高频变压器包括原边和副边；所述高频变压器的原边与所述原边交 错并联Buck/Boost电路的a点、b点连接； 副边半桥电路，所述副边半桥电路的边侧设有直流端口，内部包括两个桥臂中点c点、d 点；所述桥臂中点c点、d点与所述高频变压器的副边连接； 网侧低通滤波器，所述网侧低通滤波器的一侧与所述副边半桥电路的所述直流端口连 接，另一侧与网侧交流端口连接。 2.根据权利要求1所述的一种光储互补式双有源桥型微逆变器，其特征在于，所述原边 交错并联Buck/Boost电路包括电感L 、L 、开关管S1～S4和箝位电容C ； 1 2 bus 其中，所述电感L 、L 的一端同时与光伏板组件的正极相连，开关管S1的源极和开关管 1 2 S2的漏极相连，记连接点为所述a点，并与电感L 的另一端相连，开关管S3的源极和开关管 1 S4的漏极相连，记连接点为所述b点，并与电感L 的另一端相连，开关管S1的漏极和开关管 2 S3的漏极相连，并与箝位电容的正极相连，开关管S2的源极和开关管S4的源极相连，并与箝 位电容的负极相连。 3.根据权利要求1所述的一种光储互补式双有源桥型微逆变器，其特征在于，所述副边 半桥电路包括开关管S5～S8和薄膜电容C 、C ； 1 2 其中，开关管S5的漏极和薄膜电容C 的正极相连，开关管S5的源极和开关管S6的源极相 1 连，开关管S6的漏极和开关管S7的漏极相连，记连接点为所述c点，开关管S7的源极和开关 管S8的源极相连，开关管S8的漏极和薄膜电容C 的负极相连，薄膜电容C 的负极和薄膜电容 2 1 C 的正极相连，记连接点为所述d点。 2 4.根据权利要求1所述的一种光储互补式双有源桥型微逆变器，其特征在于，所述高频 变压器原边和副边的匝比为n:1，折算到原边的励磁电感为L ，折算到原边的变压器漏感为 m L 。 k 5.一种光储互补式双有源桥型微逆变器的调制方法，其特征在于，采用权利要求1‑4任 一项所述的光储互补式双有源桥型微逆变器，包括： 确定原边下管占空比D 和外移相角D ，所述原边下管占空比D 为原边交错并联Buck/ p E p Boost电路开关管S2和S4导通时间与工作周期的比值，所述外移相角D 为原边交错并联 E Buck/Boost电路产生的方波电压的基波和变压器副边半桥电路产生的方波电压的基波错 开的角度； 将所述原边下管占空比D 和外移相角D 作为微逆变器的两个控制自由度； p E 根据所述微逆变器的两个控制自由度，将微逆变器的传输功率的调制模式划分为两种 调制模式： 2 2 CN 116995723 A 权利要求书 2/3页 当所述外移相角D满足0≤D≤(2D‑1)/4时，对应的调制模式为模式一； E E p 当所述外移相角D满足(2D ‑1)/4＜D≤1/4时，对应的调制模式为模式二。 E p E 6.根据权利要求5所述的一种光储互补式双有源桥型微逆变器的调制方法，其特征在 于，所述两种调制模式对应的功率传输范围不同，包括： 当传输功率方向为从高频变压器原边到高频变压器副边时，所述模式一对应的传输功 率范围是 最大传输功率在D ＝0.75，D ＝0.125处取得； p E 当传输功率方向为从高频变压器副边到高频变压器原边时，所述模式一对应的传输功 率范围是 最大传输功率在D ＝0.75，D ＝‑0.125处取得； p E 当传输功率方向为从高频变压器原边到高频变压器副边时，所述模式二对应的传输功 率范围是 最大传输功率在D ＝0.5，D＝0.25处取得； p E 当传输功率方向为从高频变压器副边到高频变压器原边时，所述模式二对应的传输功 率范围是 最大传输功率在D ＝0.5，D＝‑0.25处取得； p E 式中，n为高频变压器原边和副边的匝比，v 为箝位电容C 电压，v 为网侧交流端 cbus bus g 口电压的绝对值，f 为原副边方波电压的频率，L 为变压器折算到原边的漏感感值。 sw k 7.一种光储互补式双有源桥型微逆变器的控制系统，其特征在于，采用权利要求1‑4任 一项所述的光储互补式双有源桥型微逆变器，包括： 最大功率点追踪模块，所述最大功率点追踪模块的输入端与光伏板组件连接； 电压环模块，所述电压环模块的输入端与所述最大功率点追踪模块的输出端连接； 锁相环模块，所述锁相环模块的输入端与网侧交流端口连接； 网侧电流控制器，所述网侧电流控制器的输出端与副边半桥电路相连，用于控制所述 副边半桥电路输出方波电压； 网侧电流给定值生成模块，所述网侧电流给定值生成模块的输入端与所述锁相环模块 的输出端与所述电压环模块的输出端相结合后连接，所述网侧电流给定值生成模块的输出 端以及所述网侧交流端口与所述网侧电流控制器相连； 电池电流控制器，所述电池电流控制器的输入端与电池相连，输出端与原边交错并联 Buck/Boost电路相连接；用于控制所述原边交错并联Buck/Boost电路输出方波电压，进而 实现给定的传输功率。 8.一种光储互补式双有源桥型微逆变器的操控方法，其特征是，采用权利要求7所述 的光储互补式双有源桥型微逆变器的控制系统，包括： 光储互补式双有源桥型微逆变器的光伏板组件端电压v 和光伏板组件输出电流i 通 pv pv 过所述最大功率点追踪模块得到光伏端电压给定值V ； pv,ref 所述光伏板组件端电压给定值V 和所述光伏板组件端电压v 相减后通过所述电压 pv,ref pv 环模块得到与光伏板组件相关的网侧电流给定值分量的幅值I ； m,ref 光储互补式双有源桥型微逆变器的网侧交流端口电压v通过所述锁相环模块得到电网 g 3 3 CN 116995723 A 权利要求书 3/3页 电压相角θ，并结合所述与光伏板组件相关的网侧电流给定值分量的幅值I 得到与光伏 m,ref 板组件相关的网侧电流给定值分量i ； g‑pv,ref 所述与光伏板组件相关的网侧电流给定值分量i 和电池电流给定值i 相通 g‑pv,ref bat,ref 过所述网侧电流参考值生成模块输出网侧电流给定值i ； g,ref 所述网侧电流给定值i 和光储互补式双有源桥型微逆变器的网侧电流i 相减后通 g,ref g 过所述网侧电流控制器得到外移相角D ； E 所述电池电流给定值i 和光储互补式双有源桥型微逆变器的电池电流i 相减后 bat,ref bat 通过所述电池电流控制器得到原边下管占空比D ； p 所述原边下管占空比D 用于控制所述光储互补式双有源桥型微逆变器的原边方波发生 p 电路输出方波电压，所述外移相角D 用于控制所述光储互补式双有源桥型微逆变器的副边 E 半桥电路输出方波电压，实现所述光储互补式双有源桥型微逆变器的功率传输。 9.依据权利要求8所述的一种光储互补式双有源桥型微逆变器的控制方法，其特征在 于，所述电池作为后备电源参与系统运行，通过改变所述电池电流给定值i 的取值调 bat,ref 节电池功率，所述电池电流给定值i 的取值通过与上位机之间的通讯获取。 bat,ref 10.依据权利要求8所述的一种光储互补式双有源桥型微逆变器的控制方法，其特征在 于，根据所述电池电流i 的方向和大小，将所述电池运行模式分为：充电模式、放电模式和 bat 置空模式； 所述充电模式包括以下工况： 光伏板组件通过所述最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电池处 于充电状态，网侧交流端口不工作，功率由光伏板组件流向电池； 光伏板组件通过所述最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电池处 于充电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由光伏板组件和网侧交流端口流向电池； 光伏板组件通过所述最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电池处 于充电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由光伏板组件流向电池和网侧交流端口； 光伏板组件不工作，电池处于充电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由网侧交流端 口流向电池； 所述放电模式包括以下工况： 光伏板组件通过所述最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电池处 于放电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由光伏板组件和电池流向网侧交流端口； 光伏板组件不工作，电池处于放电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由电池流向网 侧交流端口； 所述置空模式包括以下工况： 光伏板组件通过所述最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电池不 工作，网侧交流端口与电网相连，功率由光伏板组件流向网侧交流端口。 4 4 CN 116995723 A 说明书 1/8页 光储互补式双有源桥型微逆变器及调制、控制方法和系统 技术领域 [0001] 本发明涉及光储互补式双有源桥型微逆变器领域，具体地，涉及一种光储互补式 双有源桥型微逆变器、调制方法、控制系统及方法。 背景技术 [0002] 逆变器是光伏发电系统的重要组成部分之一，其主要作用为将光伏板组件产生的 直流电变换为电网传输和户用的交流电，同时还要完成对光伏板组件的最大功率点追踪功 能。根据技术路径的不同，光伏逆变器主要可以分为集中式逆变器、组串式逆变器和微逆变 器。微逆变器是组件级电力电子技术的一种，功率一般小于等于2000W，与集中式和组串式 逆变器不同，微逆变器直接与单个光伏板组件进行连接，每个光伏板组件都有独立的MPPT 控制器。这不仅可以大幅提高整体效率，也可以避免集中式逆变器具有的直流高压、弱光效 应差、木桶效应等。 [0003] 虽然常规双有源桥型微逆变器具有上述若干优势，但是仍然存在功率波动大、电 能质量较低等问题。 发明内容 [0004] 本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种光储互补式双有源桥型微逆 变器、调制方法、控制系统及方法。 [0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种光储互补式双有源桥型微逆变器，包括： [0006] 光伏板组件，所述光伏板组件用于产生直流电； [0007] 输入电容，所述输入电容与所述光伏板组件并联； [0008] 原边交错并联Buck/Boost电路，所述原边交错并联Buck/Boost电路的输入侧与并 联后的所述光伏板组件和所述输入电容连接；所述原边交错并联Buck/Boost电路包括两个 桥臂中点a点和b点； [0009] 电池，所述电池与所述原边交错并联Buck/Boost电路并联，作为后备电源参与整 个微逆变器运行；所述电池与所述光伏板组件构成光储互补式； [0010] 高频变压器，所述高频变压器包括原边和副边；所述高频变压器的原边与所述原 边交错并联Buck/Boost电路的a点、b点连接； [0011] 副边半桥电路，所述副边半桥电路的边侧设有直流端口，内部包括两个桥臂中点c 点、d点；所述桥臂中点c点、d点与所述高频变压器的副边连接； [0012] 网侧低通滤波器，所述网侧低通滤波器的一侧与所述副边半桥电路的所述直流端 口连接，另一侧与网侧交流端口连接。 [0013] 优选地，所述原边交错并联Buck/Boost电路包括电感L 、L 、开关管S1～S4和箝位 1 2 电容C ； bus [0014] 其中，所述电感L 、L 的一端同时与光伏板组件的正极相连，开关管S1的源极和开 1 2 关管S2的漏极相连，记连接点为所述a点，并与电感L 的另一端相连，开关管S3的源极和开 1 5 5 CN 116995723 A 说明书 2/8页 关管S4的漏极相连，记连接点为所述b点，并与电感L 的另一端相连，开关管S1的漏极和开 2 关管S3的漏极相连，并与箝位电容的正极相连，开关管S2的源极和开关管S4的源极相连，并 与箝位电容的负极相连。 [0015] 优选地，所述副边半桥电路包括开关管S5～S8和薄膜电容C 、C ； 1 2 [0016] 其中，开关管S5的漏极和薄膜电容C 的正极相连，开关管S5的源极和开关管S6的 1 源极相连，开关管S6的漏极和开关管S7的漏极相连，记连接点为所述c点，开关管S7的源极 和开关管S8的源极相连，开关管S8的漏极和薄膜电容C 的负极相连，薄膜电容C 的负极和薄 2 1 膜电容C 的正极相连，记连接点为所述d点。 2 [0017] 优选地，所述高频变压器原边和副边的匝比为n:1，折算到原边的励磁电感为L ， m 折算到原边的变压器漏感为L 。 k [0018] 根据本发明的第二个方面，提供一种光储互补式双有源桥型微逆变器的调制方 法，采用任一项所述的光储互补式双有源桥型微逆变器，包括： [0019] 确定原边下管占空比D 和外移相角D ，所述原边下管占空比D 为原边交错并联 p E p Buck/Boost电路开关管S2和S4导通时间与工作周期的比值，所述外移相角D 为原边交错并 E 联Buck/Boost电路产生的方波电压的基波与变压器副边半桥电路产生的方波电压的基波 错开的角度； [0020] 将所述原边下管占空比D 和外移相角D 作为微逆变器的两个控制自由度； p E [0021] 根据所述微逆变器的两个控制自由度，将微逆变器的传输功率的调制模式划分为 两种调制模式： [0022] 当所述外移相角D满足0≤D≤(2D‑1)/4时，对应的调制模式为所述模式一； E E p [0023] 当所述外移相角D满足(2D ‑1)/4＜D≤1/4时，对应的调制模式为所述模式二。 E p E [0024] 优选地，所述两种调制模式对应的功率传输范围不同，包括： [0025] 当传输功率方向为从高频变压器原边到高频变压器副边时，所述模式一对应的传 输功率范围是 ，最大传输功率在D ＝0.75，D ＝0.125处取得； p E [0026] 当传输功率方向为从高频变压器副边到高频变压器原边时，所述模式一对应的传 输功率范围是 ，最大传输功率在D ＝0.75，D ＝‑0.125处取得； p E [0027] 当传输功率方向为从高频变压器原边到高频变压器副边时，所述模式二对应的传 输功率范围是 ，最大传输功率在D ＝0.5，D＝0.25处取得； p E [0028] 当传输功率方向为从高频变压器副边到高频变压器原边时，所述模式二对应的传 输功率范围是 ，最大传输功率在D ＝0.5，D＝‑0.25处取得； p E [0029] 式中，n为高频变压器原边和副边的匝比，v 为箝位电容C 电压，v 为网侧交 cbus bus g 流端口电压的绝对值，f 为原副边方波电压的频率，L 为变压器折算到原边的漏感感值。 sw k [0030] 根据本发明的第三个方面，提供一种光储互补式双有源桥型微逆变器的控制系 统，采用任一项所述的光储互补式双有源桥型微逆变器，包括： 6 6 CN 116995723 A 说明书 3/8页 [0031] 最大功率点追踪模块，所述最大功率点追踪模块的输入端与光伏板组件连接； [0032] 电压环模块，所述电压环模块的输入端与所述最大功率点追踪模块的输出端连 接； [0033] 锁相环模块，所述锁相环模块的输入端与所述网侧交流端口连接； [0034] 网侧电流控制器，所述网侧电流控制器的输出端与副边半桥电路相连，用于控制 所述副边半桥电路输出方波电压； [0035] 网侧电流给定值生成模块，所述网侧电流给定值生成模块的输入端与所述锁相环 模块的输出端与所述电压环模块的输出端相结合后连接，所述网侧电流给定值生成模块的 输出端以及所述网侧交流端口与所述网侧电流控制器相连； [0036] 电池电流控制器，所述电池电流控制器的输入端与电池相连，输出端与原边交错 并联Buck/Boost电路相连接；用于控制所述原边交错并联Buck/Boost电路输出方波电压， 进而实现给定的传输功率。 [0037] 根据本发明的第四个方面，提供一种光储互补式双有源桥型微逆变器的控制方 法，采用所述光储互补式双有源桥型微逆变器的控制管理系统，包括： [0038] 光储互补式双有源桥型微逆变器的光伏板组件端电压v 和光伏板组件输出电流 pv i 通过所述上限功率点追踪模块得到光伏端电压给定值V ； pv pv,ref [0039] 所述光伏板组件端电压给定值V 和所述光伏板组件端电压v 相减后通过所述 pv,ref pv 电压环模块得到与光伏板组件相关的网侧电流给定值分量的幅值I ； m,ref [0040] 光储互补式双有源桥型微逆变器的网侧交流端口电压v 通过所述锁相环模块得 g 到电网电压相角θ，并结合所述与光伏板组件相关的网侧电流给定值分量的幅值I 得到 m,ref 与光伏板组件相关的网侧电流给定值分量i ； g‑pv,ref [0041] 所述与光伏板组件相关的网侧电流给定值分量i 和电池电流给定值i g‑pv,ref bat,ref 相通过所述网侧电流参考值生成模块输出网侧电流给定值i ； g,ref [0042] 所述网侧电流给定值i 和光储互补式双有源桥型微逆变器的网侧电流i 相减 g,ref g 后通过所述网侧电流控制器得到外移相角D ； E [0043] 所述电池电流给定值i 和光储互补式双有源桥型微逆变器的电池电流i 相 bat,ref bat 减后通过所述电池电流控制器得到原边下管占空比D ； p [0044] 所述原边下管占空比D 用于控制所述光储互补式双有源桥型微逆变器的原边方 p 波发生电路输出方波电压，所述外移相角D 用于控制所述光储互补式双有源桥型微逆变器 E 的副边半桥电路输出方波电压，实现所述光储互补式双有源桥型微逆变器的功率传输。 [0045] 优选地，所述电池作为后备电源参与系统运行，通过改变所述电池电流给定值 i 的取值调节电池功率，所述电池电流给定值i 的取值通过与上位机之间的通讯 bat,ref bat,ref 获取。 [0046] 优选地，根据所述电池电流i 的方向和大小，将所述电池运行模式分为：充电模 bat 式、放电模式和置空模式； [0047] 所述充电模式包括以下工况： [0048] 光伏板组件通过所述上限功率点追踪模块运行在上限功率点，处于放电状态，电 池处于充电状态，网侧交流端口不工作，功率由光伏板组件流向电池； [0049] 光伏板组件通过所述最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电 7 7 CN 116995723 A 说明书 4/8页 池处于充电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由光伏板组件和网侧交流端口流向电池； [0050] 光伏板组件通过所述最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电 池处于充电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由光伏板组件流向电池和网侧交流端口； [0051] 光伏板组件不工作，电池处于充电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由网侧交 流端口流向电池； [0052] 所述放电模式包括以下工况： [0053] 光伏板组件通过所述最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电 池处于放电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由光伏板组件和电池流向网侧交流端口； [0054] 光伏板组件不工作，电池处于放电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由电池流 向网侧交流端口； [0055] 所述置空模式包括以下工况： [0056] 光伏板组件通过所述最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电 池不工作，网侧交流端口与电网相连，功率由光伏板组件流向网侧交流端口。 [0057] 由于采用了上述技术方案，本发明实施例与现有技术相比，具有如下至少一项的 有益效果： [0058] 本发明实施例提供的一种光储互补式双有源桥型微逆变器，实现了光储互补，使 得微型逆变器具有较高的实用价值；电池作为后备电源参与系统运行，能够平滑功率波动、 提升电能质量、提高运行可靠性，使得光储互补式双有源桥型微逆变器拓扑在面临复杂的 实际工况时依然能保证稳定运行，提高系统的运行效率和可靠性。 [0059] 本发明实施例提供的一种光储互补式双有源桥型微逆变器调制方法，该调制方法 包含原边下管占空比D 和外移相角D 两个控制自由度，通过调节原边下管占空比控制箝位 p E 电容电压，保持变压器原副边电压匹配，实现宽电压增益范围；通过调节外移相角实现原副 边之间功率的传输。 [0060] 本发明实施例提供的一种光储互补式双有源桥型微逆变器操控方法，根据电池电 流的方向和大小，将电池运行模式分为：充电模式、放电模式和置空模式，使得光储互补式 双有源桥型微逆变器具有较多的应用场景。 附图说明 [0061] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显： [0062] 图1为本发明一优选实施例中光储互补式双有源桥型微逆变器的拓扑结构及整体 控制框图； [0063] 图2为本发明一优选实施例中两种调制模式对应的原边下管占空比和外移相角范 围示意图； [0064] 图3为本发明一优选实施例中当传输功率方向为从高频变压器原边到高频变压器 副边且网侧电压为正时，光储互补式双有源桥型微逆变器中两种调制模式下开关管S1～S8 的驱动信号，以及变压器原边电压、变压器副边电压和变压器原边电流的波形示意图； [0065] 图4为本发明一优选实施例中光储互补式双有源桥型微逆变器的电池运行模式及 具体工况示意图。 8 8 CN 116995723 A 说明书 5/8页 具体实施方式 [0066] 下面结合具体的实施例对本发明进行详细的说明。以下实施例将有助于本领域的 技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这都属于本发 明的保护范围。以下没有说明的部分，可以参照发明内容中记载或现有技术。 [0067] 参见图1，本发明的一个实施例中，提供一种光储互补式双有源桥型微逆变器拓扑 结构，包括：光伏板组件、输入电容、原边交错并联Buck/Boost电路、电池、高频变压器、副边 半桥电路和网侧低通滤波器。其中，光伏板组件用于产生直流电；输入电容与光伏板组件并 联；原边交错并联Buck/Boost电路的输入侧与并联后的光伏板组件和输入电容连接；原边 交错并联Buck/Boost电路包括两个桥臂中点a点和b点；电池与原边交错并联Buck/Boost电 路并联，作为后备电源参与系统运行；电池与光伏板组件构成光储互补式；高频变压器包括 原边和副边；高频变压器的原边与原边交错并联Buck/Boost电路的a点、b点连接；副边半桥 电路的边侧设有直流端口，内部包括两个桥臂中点c点、d点；桥臂中点c点、d点与高频变压 器的副边连接；网侧低通滤波器的一侧与副边半桥电路的直流端口连接，另一侧与网侧交 流端口连接。 [0068] 本实施例中，光伏板组件、电池和网侧交流端口是三个能量端口，光伏板组件可以 放电，电池可以充放电，“互补式”是指微逆变器有多种能量交换的工况：若没有电池，那就 是只有光伏板组件和网侧交流端口进行功率交换；若没有光伏板组件，那就只有电池和网 侧交流端口进行功率交换。本实施例的拓扑是又有光伏板组件，又要储能电池，故称作叫 “光储互补式”。 [0069] 本实施例将电池作为后备电源参与系统运行，实现了光储互补；光储互补式双有 源桥型微逆变器具有平滑功率波动、提升电能质量、提高运行可靠性的优点，在面临复杂的 实际工况时依然能保证稳定运行，提高了系统的运行效率和可靠性，使得微型逆变器具有 较高的实用价值。 [0070] 在本发明的一个优选实施例中，原边交错并联Buck/Boost电路包括电感L 、L 、开 1 2 关管S1～S4和箝位电容C 。 bus [0071] 原边交错并联Buck/Boost电路中，电感L 、L 的一端同时与光伏板组件的正极相 1 2 连，开关管S1的源极和开关管S2的漏极相连，记连接点为a点，并与电感L 的另一端相连，开 1 关管S3的源极和开关管S4的漏极相连，记连接点为b点，并与电感L 的另一端相连，开关管 2 S1的漏极和开关管S3的漏极相连，并与箝位电容的正极相连，开关管S2的源极和开关管S4 的源极相连，并与箝位电容的负极相连。电池与原边交错并联Buck/Boost电路的箝位电容 并联。 [0072] 在本发明的一个优选实施例中，副边半桥电路包括开关管S5～S8和薄膜电容C 、 1 C 。 2 [0073] 副边半桥电路中，开关管S5的漏极和薄膜电容C 的正极相连，开关管S5的源极和 1 开关管S6的源极相连，开关管S6的漏极和开关管S7的漏极相连，记连接点为c点，开关管S7 的源极和开关管S8的源极相连，开关管S8的漏极和薄膜电容C 的负极相连，薄膜电容C 的负 2 1 极和薄膜电容C 的正极相连，记连接点为d点。 2 [0074] 在本发明的一个优选实施中，高频变压器原边和副边的匝比为n:1，折算到原边的 9 9 CN 116995723 A 说明书 6/8页 励磁电感为L ，折算到原边的变压器漏感为L 。 m k [0075] 基于相同的发明构思，本发明的另一个实施例中，提供一种光储互补式双有源桥 型微逆变器的调制方法，适用于上述实施例中的光储互补式双有源桥型微逆变器，可以包 括如下步骤： [0076] S1，确定原边下管占空比D 和外移相角D 的含义，原边下管占空比D为原边交错并 p E p 联Buck/Boost电路开关管S2和S4导通时间与工作周期的比值；外移相角D 为原边交错并联 E Buck/Boost电路产生的方波电压的基波和变压器副边半桥电路产生的方波电压的基波错 开的角度； [0077] S2，将原边下管占空比D 和外移相角D 作为微逆变器的两个控制自由度。 p E [0078] S3，根据微逆变器的两个控制自由度，将微逆变器的传输功率的调制模式划分为 模式一和模式二。 [0079] 一较佳实施例中，原边占空比D 的取值范围是0.5≤D ≤1；外移相角D 的取值范围 p p E 是‑0.25≤D≤0.25；通过调整原边占空比D和外移相角D可以实现对传输功率的调节。 E p E [0080] 参见图2，一较佳实施例中，实施S3，根据两个控制自由度，将传输功率的调制模式 划分为模式一和模式二，即基于原边占空比和外移相角的取值范围，对调制模式进行划分。 具体地，其划分原则为： [0081] 当外移相角D满足0≤D≤(2D‑1)/4时，对应的调制模式为模式一； E E p [0082] 当外移相角D满足(2D ‑1)/4＜D≤1/4时，对应的调制模式为模式二。 E p E [0083] 进一步地，两种调制模式对应的功率传输范围不同。当传输功率方向为从高频变 压器原边到高频变压器副边时，各调制模式下的传输功率范围以及传输最大功率时对应的 原边占空比和外移相角分别如下： [0084] 模式一对应的传输功率范围是 ，最大传输功率在D ＝0.75，D ＝ p E 0.125处取得；模式二对应的传输功率范围是 ，最大传输功率在D ＝0.5，D p E ＝0.25处取得。 [0085] 当传输功率方向为从高频变压器副边到高频变压器原边时，各调制模式下的传输 功率范围以及传输最大功率时对应的原边占空比和外移相角分别如下： [0086] 模式一对应的传输功率范围是 ，最大传输功率在D ＝0.75，D ＝‑ p E 0.125处取得；模式二对应的传输功率范围是 ，最大传输功率在D ＝0.5， p D ＝‑0.25处取得。 E [0087] 上述功率传输范围表达式中，n为高频变压器原边和副边的匝比，v 为直流侧母 cbus 线电容电压，v 为网侧电压的绝对值，f 为原副边方波电压的频率，L为变压器折算到原 g sw k 边的漏感感值。 [0088] 进一步的，参见图3，其为当传输功率方向为从高频变压器原边到高频变压器副边 且网侧电压为正时，光储互补式双有源桥型微逆变器中两种调制模式下开关管S1～S8的驱 10 10 CN 116995723 A 说明书 7/8页 动信号，以及变压器原边电压、变压器副边电压和变压器原边电流的波形示意图。参照图3 所示，微逆变器的基本工作方式为：开关管S1和S2高频互补导通，开关管S3和S4高频互补导 通。当网侧电压为正时，开关管S6和S8常通，开关管S5和S7高频互补导通；当网侧电压为负 时，开关管S5和S7常通，开关管S6和S8高频互补导通。 [0089] 本实施例的调制方法包含原边下管占空比D 和外移相角D 两个控制自由度，通过 p E 调节原边下管占空比控制箝位电容电压，保持变压器原副边电压匹配，实现宽电压增益范 围；通过调节外移相角实现原副边之间功率的传输。 [0090] 基于相同的发明构思，本发明的其他实施例中，还提供一种光储互补式双有源桥 型微逆变器的控制管理系统，参见图1，适用于上述实施例中的光储互补式双有源桥型微逆变 器。该系统包括一个控制部，包括上限功率点追踪模块、电压环模块、锁相环模块、电池电流 控制器、网侧电流控制器以及网侧电流给定值生成模块。最大功率点追踪模块的输入端与 光伏板组件相连接，最大功率点追踪模块的输出端与电压环模块的输入端相连接，锁相环 模块的输入端与网侧交流端口连接，锁相环模块的输出端与电压环模块的输出端相结合后 连接至网侧电流给定值生成模块的输入端，网侧电流给定值生成模块的输出端以及网侧交 流端口与网侧电流控制器相连，网侧电流控制器的输出端与副边半桥电路相连，用于控制 副边半桥电路输出方波电压，电池电流控制器的输入端与电池相连，电池电流控制器的输 出端与原边交错并联Buck/Boost电路相连接，用于控制原边交错并联Buck/Boost电路输出 方波电压，进而实现给定的传输功率。 [0091] 基于相同的发明构思，在本发明的其他实施例中，提供一种光储互补式双有源桥 型微逆变器的操控方法，其具体过程如下： [0092] S100，光储互补式双有源桥型微逆变器的光伏板组件端电压v 和光伏板组件输出 pv 电流i 通过最大功率点追踪模块MPPT得到光伏端电压给定值V ； pv pv,ref [0093] S200，光伏板组件端电压给定值V 和光伏板组件端电压v 相减后通过电压环 pv,ref pv 模块得到与光伏板组件相关的网侧电流给定值分量的幅值I ； m,ref [0094] S300，光储互补式双有源桥型微逆变器的网侧交流端口电压v 通过锁相环模块得 g 到电网电压相角θ，并结合与光伏板组件相关的网侧电流给定值分量的幅值I 得到与光 m,ref 伏板组件相关的网侧电流给定值分量i ； g‑pv,ref [0095] S400，与光伏板组件相关的网侧电流给定值分量i 和电池电流给定值i g‑pv,ref bat,ref 相通过网侧电流参考值生成模块输出网侧电流给定值i ； g,ref [0096] S500，网侧电流给定值i 和光储互补式双有源桥型微逆变器的网侧电流i相减 g,ref g 后通过网侧电流控制器得到外移相角D ； E [0097] S600，电池电流给定值i 和光储互补式双有源桥型微逆变器的电池电流i bat,ref bat 相减后通过电池电流控制器得到原边下管占空比D ； p [0098] S700，原边下管占空比D 用于控制光储互补式双有源桥型微逆变器的原边方波发 p 生电路输出方波电压，外移相角D 用于控制光储互补式双有源桥型微逆变器的副边半桥电 E 路输出方波电压，实现光储互补式双有源桥型微逆变器的功率传输。 [0099] 本发明的一个优选实施例中，电池作为后备电源参与系统运行，通过改变电池电 流给定值i 的取值调节电池功率，电池电流给定值i 的取值通过上位机获取。具体 bat,ref bat,ref 的，通过改变电池电流给定值ibat,ref的正负，控制电池为充电还是放电，通过改变电池电 11 11 CN 116995723 A 说明书 8/8页 流给定值ibat,ref的大小，控制电池充电的功率。 [0100] 参见图4，一较佳实施例中，根据电池电流i 的方向和大小，将电池运行模式分 bat 为：充电模式、放电模式和置空模式； [0101] 充电模式包括以下具体工况： [0102] 光伏板组件通过最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电池处 于充电状态，网侧交流端口不工作，功率由光伏板组件流向电池； [0103] 光伏板组件通过最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电池处 于充电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由光伏板组件和网侧交流端口流向电池； [0104] 光伏板组件通过最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电池处 于充电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由光伏板组件流向电池和网侧交流端口； [0105] 光伏板组件不工作，电池处于充电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由网侧交 流端口流向电池； [0106] 放电模式包括以下具体工况： [0107] 光伏板组件通过最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电池处 于放电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由光伏板组件和电池流向网侧交流端口； [0108] 光伏板组件不工作，电池处于放电状态，网侧交流端口与电网相连，功率由电池流 向网侧交流端口； [0109] 置空模式包括以下具体工况： [0110] 光伏板组件通过最大功率点追踪模块运行在最大功率点，处于放电状态，电池不 工作，网侧交流端口与电网相连，功率由光伏板组件流向网侧交流端口。 [0111] 上述实施例中的光储互补式双有源桥型微逆变器操控方法，根据电池电流的方向 和大小，将电池运行模式分为：充电模式、放电模式和置空模式。电池作为后备电源参与系 统运行，具有平滑功率波动、提升电能质量、提高运行可靠性的优点，使得光储互补式双有 源桥型微逆变器拓扑在面临复杂的实际工况时依然能保证稳定运行，提高了系统的运行效 率和可靠性。 [0112] 当然，以上实施例的具体电路仅仅是本发明一种实现的优选实施例，并不用于限 定本发明，在其他实施例中，也可以是实现相同功能的其他电路形式。 [0113] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人能在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影 响本发明的实质内容。 12 12 CN 116995723 A 说明书附图 1/2页 图1 图2 13 13 CN 116995723 A 说明书附图 2/2页 图3 图4 14 14

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