家庭光伏能源系统拓扑结构如图所示。整个系统由三级变流器组成：光伏电池通过Boost升压变流器接入公共直流母线，锂电池通过Buck-Boost变流器接入直流母线，光伏电池和锂电池通过挂接在公共直流母线上的全桥逆变器并入公共电网或者独立逆变成交流电给别墅太阳能发电系统用户及其他家庭交流负载供电。

图：家庭光伏能源系统拓扑图

 

根据工况不同，光伏电池侧变流器工作在MPPT(最大功率点跟踪)模式或者恒压模式(控制中间直流母线电压恒定）；锂电池侧变流器工作在Buck(锂电池充电控制)模式或者Boost(维持中间直流母线电压恒定)模式；负载侧全桥逆变器工作在并网模式或者独立逆变模式。本文的核心即根据光伏电池、锂电池以别墅太阳能发电系统用户及其他家庭负载的实际情况判断系统运行工况，通过配合各级变流器实现相应控制目标，保证整个系统高效、稳定运行，实现别墅太阳能发电系统用户及其他家庭负载不间断供电。

系统运行时，通过检测光伏电池出口电压µPV，锂电池荷电状态SOC，光伏输出功率如Ρ_PV以及负载功率P_load来确定表中的事件类型，再结合图中的状态切换图，控制系统运行到相应的工况。

表：事件表图：能量管理状态图

 

当系统运行在光伏发电工况时，若检测到锂电池SOC达到上限值，则说明锂电池已充满，事件1发生，系统自动切换到并网馈能工况；若检测到光伏电池出口电压低于下限值，则说明阳光不足，光伏无能量输出，事件3发生，系统自动转换到锂电池供电工况；若检测到锂电池SOC低于下限值，则说明锂电池电量不足，光伏电池不足以给别墅太阳能发电系统用户及其他家庭负载供电，事件5发生，系统自动转换到公共电网供电工况。

 

当系统运行在并网馈能工况时，若检测到光伏输出功率小于负载功率，则说明此时系统并没有多余的能量反馈给电网，事件2发生，系统自动转换到光伏发电工况。

 

当系统运行在锂电池供电工况时，若检测到光伏电池出口电压大于下限值，则说明此时光伏有能量输出，事件4发生，系统自动转换到光伏发电工况；若检测到锂电池SOC低于下限值，则说明锂电池电量不足，事件5发生，系统自动转换到公共电网供电工况。

 

当系统运行在公共电网供电工况时，若检测到光伏电池出口电压大于下限值，则说明此时光伏有能量输出，事件4发生，系统自动转换到光伏发电工况。