專利名稱：中壓分布式mppt大功率光伏并網(wǎng)電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)電站技術(shù)。屬太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)主流技術(shù)方案的光伏并網(wǎng)電站(參見(jiàn)機(jī)械工業(yè)出版社《太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制》第64頁(yè))，是將電池板串聯(lián)后形成電池板組串陣列，直接連接到含有最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路(MPPT)的逆變并網(wǎng)裝置，由并網(wǎng)裝置將電能輸給電網(wǎng)。構(gòu)成并網(wǎng)裝置中的光伏并網(wǎng)逆變器，最大輸出功率250-1000KW，輸出電壓270V-400V，MPPT在直流回路的工作電壓范圍一般為450V-820V，采用一個(gè)MPPT對(duì)整個(gè)電池板組串陣列進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制，由于每個(gè)串聯(lián)陣列指配備一個(gè)MPPT控制電路，該結(jié)構(gòu)只能保證每個(gè)電池板組串的輸出達(dá)到當(dāng)前總的最大功率點(diǎn)，而不能保證每個(gè)電池板組串都輸出在各自的最大功率點(diǎn)。由于每個(gè)電池板組串的電氣特性離散性和衰減特性的不一致，MPPT只能跟蹤到發(fā)電量較小的電池板組串的輸出功率，使整個(gè)光伏并網(wǎng)電站的發(fā)電效率大受影響。這種方案在輸出功率大于1000KW的光伏并網(wǎng)逆變器上無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效控制，系統(tǒng)效率低，傳輸損耗大?，F(xiàn)有一種采用并聯(lián)多支路結(jié)構(gòu)的并網(wǎng)型光伏電站，(參見(jiàn)機(jī)械工業(yè)出版社《太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制》第65頁(yè))，該方案由電池板組串連接到含有MPPT的DC/DC變換器，然后由多組相同的DC/DC變換器并聯(lián)匯流后連接到集中逆變并網(wǎng)裝置，由并網(wǎng)裝置將電能輸給電網(wǎng)。我們知道，這種結(jié)構(gòu)的電站容量小。當(dāng)要組建大功率光伏并網(wǎng)電站，需用若干個(gè)電池板組串并聯(lián)后，連接到DC/DC變換器，由每個(gè)DC/DC變換器中的MPPT控制若干組并聯(lián)在一起的電池板組串。其缺點(diǎn)是不能保證并聯(lián)在一起的每個(gè)電池板組串的功率輸出都在各自的最大功率點(diǎn)，且存在功率失配及多波峰的問(wèn)題；此外，受電池板組串絕緣電壓和功率器件工作電壓的限制，導(dǎo)致電站的容量的擴(kuò)大有限。另一方面，由于其每個(gè)電池板組串的電氣特性離散性和衰減特性的不一致，MPPT只能跟蹤到發(fā)電量較小的電池板組串的輸出功率，使整個(gè)光伏并網(wǎng)電站的發(fā)電效率大受影響。這種光伏并網(wǎng)電站的直流傳輸電壓最高為850V，電站內(nèi)部傳輸損耗大。因此，目前的各種結(jié)構(gòu)的并網(wǎng)型光伏電站均不能解決增大光伏逆變器單機(jī)容量及系統(tǒng)發(fā)電效率低下的問(wèn)題，也不能構(gòu)成MW級(jí)甚至GW級(jí)的光伏并網(wǎng)電站。

實(shí)用新型內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種發(fā)電效率高、內(nèi)部傳輸損耗低的中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站的構(gòu)成包括電池板組串、由若干個(gè)含有最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路的前級(jí)升壓電路單元并聯(lián)組成的前級(jí)升壓電路和由并網(wǎng)逆變器及并網(wǎng)升壓變壓器構(gòu)成的集中逆變并網(wǎng)裝置，其特征是所述的前級(jí)升壓電路單元由含有最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路的斬波升壓電路構(gòu)成，每個(gè)前級(jí)升壓電路單元與一組電池板組串一一對(duì)應(yīng)相接，在所述的前級(jí)升壓電路與集中逆變并網(wǎng)裝置之間還設(shè)置有一個(gè)后級(jí)升壓電路，所述的后級(jí)升壓電路由若干個(gè)由含有最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路的斬波升壓電路與旁路二極管并聯(lián)構(gòu)成的后級(jí)升壓電路單元并聯(lián)構(gòu)成，所述的后級(jí)升壓電路單元與前級(jí)升壓電路一一對(duì)應(yīng)連接，后級(jí)升壓電路的輸出端與集中逆變并網(wǎng)裝置的輸入端連接。本中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站的工作原理如下1、當(dāng)太陽(yáng)輻射能彡1%時(shí)，本中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站的每一個(gè)電池板組串接受太陽(yáng)光能，轉(zhuǎn)換成直流電后，輸?shù)脚c其一一對(duì)應(yīng)連接的前級(jí)升壓電路單元，通過(guò)前級(jí)升壓電路單元中的最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路,使電池板組串穩(wěn)定地工作在最大功率點(diǎn)上，前級(jí)升壓電路單元中的斬波升壓電路將直流傳輸電壓提升到直流中壓，多個(gè)前級(jí)升壓電路單元并聯(lián)匯總以增大容量，使得后級(jí)升壓電路單元中的旁路二極管導(dǎo)通，電能直接傳送到集中逆變并網(wǎng)裝置逆變、升壓后向電力電網(wǎng)供電。2、當(dāng)太陽(yáng)輻射能彡I %時(shí)，本中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站的每一個(gè)電池板組串接受太陽(yáng)光能，轉(zhuǎn)換成直流電后，由于其傳輸電能匯流后小于前級(jí)升壓電路單元中最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路的工作設(shè)定容量，此時(shí)旁路二極管呈關(guān)閉狀態(tài)，電池板組串所發(fā)出的直流電經(jīng)前級(jí)升壓電路單元匯總后傳輸?shù)胶蠹?jí)升壓電路單元，通過(guò)后級(jí)升壓電路單元中的最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路，使電池板組串穩(wěn)定地工作在最大功率點(diǎn)上。后級(jí)升壓電路單元中的斬波升壓電路將直流傳輸電壓提升到直流中壓，多個(gè)后級(jí)升壓電路單元并聯(lián)匯總以增大容量，傳送到集中逆變并網(wǎng)裝置，再由集中逆變并網(wǎng)裝置逆變、升壓后向電力電網(wǎng)供電。從而解決了目前光伏并網(wǎng)電站不能增大光伏逆變器單機(jī)容量、發(fā)電效率低下及弱光發(fā)電難的問(wèn)題。本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是1、解決了現(xiàn)有并網(wǎng)電站的由多組并聯(lián)電池板組串共用一個(gè)MPPT帶來(lái)的各種問(wèn)題，只要有太陽(yáng)輻射能，均能使電池板組串穩(wěn)定地工作在最大功率點(diǎn)上，即使在弱光條件下也可發(fā)電，從而提高了發(fā)電效率。
2、通過(guò)斬波升壓電路將直流傳輸電壓提升到直流中壓，增大了單回路直流傳輸系統(tǒng)的傳輸電能；減少了系統(tǒng)內(nèi)部傳輸時(shí)的損耗。3、可以滿足中壓光伏逆變器的使用要求，采用中壓光伏逆變器可使光伏逆變器轉(zhuǎn)換效率大大提高，傳輸功率損耗成倍的減小。4、增設(shè)后級(jí)升壓電路，通過(guò)對(duì)設(shè)置在每個(gè)后級(jí)升壓電路單元中的旁路二極管的導(dǎo)通電壓的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)光發(fā)電和弱光發(fā)電模式的自動(dòng)切換，解決了目前光伏并網(wǎng)電站都不能實(shí)現(xiàn)的弱光發(fā)電問(wèn)題。5、可任意設(shè)置前級(jí)升壓電路單元的并聯(lián)回路的個(gè)數(shù)以構(gòu)成不同容量的前級(jí)升壓電路，因而可以采用對(duì)應(yīng)的大容量的逆變器使光伏并網(wǎng)電站實(shí)現(xiàn)MW級(jí)甚至GW級(jí)。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1本中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
[0017]參見(jiàn)圖1，本中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站的構(gòu)成包括電池板組串1、由若干個(gè)含有MPPT的前級(jí)升壓電路單元2并聯(lián)組成的前級(jí)升壓電路A和由并網(wǎng)逆變器4及并網(wǎng)升壓變壓器5構(gòu)成的集中逆變并網(wǎng)裝置C，其特征是所述的前級(jí)升壓電路單元2由含有MPPT的斬波升壓電路構(gòu)成，每個(gè)前級(jí)升壓電路單元2與一組電池板組串I 一一對(duì)應(yīng)相接；在所述的前級(jí)升壓電路A與集中逆變并網(wǎng)裝置C之間還設(shè)置有一個(gè)后級(jí)升壓電路B，所述的后級(jí)升壓電路B由若干個(gè)由含有MPPT的斬波升壓電路與旁路二極管VDb并聯(lián)構(gòu)成的后級(jí)升壓電路單元3并聯(lián)構(gòu)成，所述的后級(jí)升壓電路單元3與前級(jí)升壓電路A —一對(duì)應(yīng)連接，后級(jí)升壓電路B的輸出端與集中逆變并網(wǎng)裝置的輸入端連接。本實(shí)施例的每一個(gè)電池板組串I由24個(gè)電池板串聯(lián)構(gòu)成。電池板選用235W通用系列多晶娃電池板，其輸出電壓30. 5V。MPPT和斬波升壓電路可借用現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成。每一個(gè)電池板組串輸出電壓為732V，輸出功率為5. 64KW，9X6個(gè)這樣的電池板組串I并聯(lián)后的電能匯流后輸入到前級(jí)升壓電路A，每個(gè)前級(jí)升壓電路A的輸出電壓為1150V，輸出功率則為9X6X5. 64KW = 304. 56KW。本實(shí)施例共有20個(gè)前級(jí)升壓電路A，故送至集中逆變并網(wǎng)裝置的總電能為20X304. 56KW = 6091. 2KW。1、當(dāng)太陽(yáng)輻射能彡I %時(shí)，每一個(gè)電池板組串I (輸出電壓為732V，輸出功率為5. 64KW)接受太陽(yáng)光能，轉(zhuǎn)換成直流電后，輸?shù)脚c其一一對(duì)應(yīng)連接的前級(jí)升壓電路單元2，通過(guò)前級(jí)升壓電路單元2中的最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路，使電池板組串穩(wěn)定地工作在最大功率點(diǎn)上，經(jīng)過(guò)前級(jí)升壓電路單元2中的斬波升壓電路將直流傳輸電壓提升到直流中壓1150V，多個(gè)前級(jí)升壓電路單元2并聯(lián)匯總以增大容量，此時(shí)設(shè)置在后級(jí)升壓電路單元3中的旁路二極管VDb導(dǎo)通，使電能直接傳送到集中逆變并網(wǎng)裝置C中單臺(tái)額定功率為5000KW的光伏并網(wǎng)逆變器4，逆變后其輸`出電壓為690V的三相交流電，再通過(guò)并網(wǎng)升壓變壓器5升壓至交流35KV，向電力電網(wǎng)供電。2、當(dāng)太陽(yáng)輻射能彡I %時(shí)，由9X6個(gè)前級(jí)升壓電路單元2并聯(lián)構(gòu)成的前級(jí)升壓電路A中連接的電池板組串I接受太陽(yáng)光能，轉(zhuǎn)換成直流電后，由于其傳輸電能匯流后小于前級(jí)升壓電路單元中MPPT的工作設(shè)定容量，此時(shí)旁路二極管VDb關(guān)閉，前級(jí)升壓電路單元2不工作，電池板組串I所發(fā)出的直流電直接傳輸?shù)胶蠹?jí)升壓電路單元3。后級(jí)升壓電路單元中的MPPT開(kāi)始工作，該電能輸?shù)脚c其一一對(duì)應(yīng)連接的后級(jí)升壓電路單元3，通過(guò)后級(jí)升壓電路單元3中的MPPT，使電池板組串穩(wěn)定地工作在最大功率點(diǎn)上，經(jīng)過(guò)后級(jí)升壓電路單元3中的斬波升壓電路將直流傳輸電壓提升到直流中壓1150V，由20個(gè)后級(jí)升壓電路單元3并聯(lián)構(gòu)成的后級(jí)升壓電路B并聯(lián)匯總以增大容量，將電能傳送到集中逆變并網(wǎng)裝置C中單臺(tái)功率為5000KW的光伏并網(wǎng)逆變器4，逆變后其輸出電壓為690V的三相交流電，再通過(guò)并網(wǎng)升壓變壓器5升壓至交流35KV，向電力電網(wǎng)供電。本實(shí)施例中，與現(xiàn)有光伏并網(wǎng)電站的單臺(tái)光伏逆變器功率250KW-1000KW，輸出電壓設(shè)計(jì)為三相交流270V-400V相比較，傳輸同樣容量的電能，光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)量成倍減少，整體效率更高、傳輸容量更大，使光伏并網(wǎng)電站能夠?qū)崿F(xiàn)MW級(jí)甚至GW級(jí)的工程應(yīng)用。
權(quán)利要求1.中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站，包括電池板組串、由若干個(gè)含有最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路的前級(jí)升壓電路單元并聯(lián)組成的前級(jí)升壓電路和由并網(wǎng)逆變器及并網(wǎng)升壓變壓器構(gòu)成的集中逆變并網(wǎng)裝置，其特征是所述的前級(jí)升壓電路單元由含有最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路的斬波升壓電路構(gòu)成，每個(gè)前級(jí)升壓電路單元與一組電池板組串一一對(duì)應(yīng)相接，在所述的前級(jí)升壓電路與集中逆變并網(wǎng)裝置之間還設(shè)置有一個(gè)后級(jí)升壓電路，所述的后級(jí)升壓電路由若干個(gè)由含有最大功率點(diǎn)跟蹤控制電路的斬波升壓電路與旁路二極管并聯(lián)構(gòu)成的后級(jí)升壓電路單元并聯(lián)構(gòu)成，所述的后級(jí)升壓電路單元與前級(jí)升壓電路一一對(duì)應(yīng)連接，后級(jí)升壓電路的輸出端與集中逆變并網(wǎng)裝置的輸入端連接。
專利摘要中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站，屬太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。其構(gòu)成包括電池板組串、由若干個(gè)含有MPPT的前級(jí)升壓電路單元并聯(lián)組成的前級(jí)升壓電路和集中逆變并網(wǎng)裝置，其特征是所述的前級(jí)升壓電路單元由MPPT的斬波升壓電路構(gòu)成，每個(gè)前級(jí)升壓電路單元與一組電池板組串一一對(duì)應(yīng)相接；在所述的前級(jí)升壓電路與集中逆變并網(wǎng)裝置之間還設(shè)置有一個(gè)后級(jí)升壓電路，所述的后級(jí)升壓電路由若干個(gè)由含有MPPT的斬波升壓電路與旁路二極管并聯(lián)構(gòu)成的后級(jí)升壓電路單元并聯(lián)構(gòu)成，所述的后級(jí)升壓電路單元與前級(jí)升壓電路一一對(duì)應(yīng)串聯(lián)連接，后級(jí)升壓電路輸出端與集中逆變并網(wǎng)裝置輸入端連接?？墒构夥⒕W(wǎng)電站實(shí)現(xiàn)MW級(jí)甚至GW級(jí)。
文檔編號(hào)H02J3/38GK202888857SQ20122052065
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者吳加林 申請(qǐng)人:吳加林