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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第38卷第7期4
系统整流充电控制与应急操作
4.1
整流充电控制在
光伏储能应急电源系统中的蓄电池，有着一定的特
殊性，主要是因为充电控制以及充电装置直接影响蓄电池的荷电量，以及使用寿命等方面，并且直接影响着供电的性能。
然而，光伏储能应急电源系统中，可以将恒流、恒压限流等有效结合，这样可以进行分段式充电，并且利用恒流、恒压及脉冲快速充电等方式，可以有效提升充电时间，降低任何异常现象的产生。
同时，在充电的时候，主要分为恒流充电、恒压充电及涓流充电等，其充电曲线，如图3所示。
图3
蓄电池充电曲线图
另外，需要确定系统容量的实际参数，并且对蓄电池进行状态监测，这样可以实现自动切换的作用，保证其稳定性，降低异常现象的产生。
4.2
充电控制
在光线较为充足的情况下，可以利用光伏电池阵列对蓄电池组充电，这样可以在一定程度上保证其稳定性。
同时，由于光伏储能应急电源系统中的太阳能输出特性，与日照条件、环境温度等方面有着直接性的联系，因此，需要将光伏储能应急电源系统设计成两路串联模式，并且利用最大功率点跟踪控制算法，这样可以在一定程度上实现超宽电压输入范围运行，也保证电压输出的稳定性。
另外，针对天气变化，需要找到新的光伏储存点，这样可以在一定程度降低异常现象的产生，保证供电电压的稳定性。
4.3应急操作
光伏储能应急电源系统在应用的时候，应当将系统
控制和保护有效转入应急操作，这样主要是保证其稳定性。
同时，一般利用监测设备、专用控制设备等，对光伏储能应急电源系统进行严格的控制，并且会针对各项故障采取相应的保护机制，降低异常现象的产生。
若是处于应急供电状态下，应当将其转入应急操作状态，这样可以有效发挥光伏储能应急电源系统自身的作用。
另外，光伏储能应急电源系统中，可以利用光伏发电系统进行照明，并且根据相关规定，若是在照明负荷供电中，可以保证供电阶段处于稳定的状态。
同时，若是电网无法处于正常供电的情况，光伏储能应急电源系统可以进行自动切换，进而保证供电的稳定性。
5结语
根据以上的论述，得出了以下结论。
①本文简要介绍了光伏储能应急电源系统各子单元功能，以及光伏储能应急电源的工作原理。
②从不同角度和方向，对光伏储能应急电源系统的
相关内容，如整流充电控制、光伏充电控制、应急操作等，以及应用的效果，展开了分析和阐述，其目的就是保
证光伏储能应急电源系统应用的效果，保证供电的稳定性，降低任何异常现象的产生，实现良好的经济效益，促使其行业的发展进程。
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