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全独立并联式光伏发电装置制造方法及图纸

技术编号:11812608 阅读:142 留言:0更新日期:2015-08-02 14:19
本实用新型专利技术公开了全独立并联式光伏发电装置,光伏电池组件与功率控制器连接组成1个基本单元,两个或两个以上基本单元并联至并联组母线,并联组母线与1个就地升压器连接构成并联组,两个或两个以上并联组并联至汇流柜,汇流柜与并网逆变器连接。本实用新型专利技术的有益效果是发电效率得到最大化;光伏电池阵列的布局设计规划不受串、并联个数的限制而变得很容易,可以充分利用有限的场地;当阵列中有个别或少量光伏电池板组件失效时,仅只失效的基本单元不能出力等待维修而已,其它正常的基本单元照常运行,避免了要将整个串联光伏电池组件串脱开系统并进行逐一排查的麻烦。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于发电装置
,设及一种全独立并联式光伏发电装置
技术介绍
目前光伏电厂(站)的一般模式是,先把N个光伏电池组件串联成一条支路,再将 M条支路并联起来构成光伏电池阵列。该样的发电结构存在两方面的问题;第一、每条支路 上的各光伏电池组件的特性必须一致,否则,整条支路的电流被输出能力最差的光伏电池 组件所限制,严重地,当有个别光伏电池组件损坏时,整条支路不能出力;第二、全部M条支 路的端口电压是一致的,而特性不一致的各条支路在一致的端口电压下并不能都输出最大 功率。 光伏发电的基本原理是太阳光量子照射到光伏电池板上引起半导体PN结载流子 的激发而形成电流。其输出伏安特性如图1所示。由于半导体工艺的分散性、光伏电池组 件的老化程度不一致、光照环境不一致等多种原因,造成各光伏电池组件的实际输出伏安 特性差异较大。如图1所示,当将一定数量的光伏电池组件串联时,它们的输出电流相等, 则都没有运行在各自的最大功率输出点;当将它们并联连接时,它们的输出电压相等,则也 都没有运行在最大输出功率点的可能。 图2所示为目前世界范围内普遍采用的光伏发电厂(站)的一般电气原理框图。 图2中,先将N块光伏电池组件串联连接成一条支路,使支路总的开口输出直流电压达到功 率变换器所要求的电压等级,并在每个支路上安装一个防倒流二极管;然后将M条支路并 联汇流到正、负直流母线上,W获得所要求的功率等级。正、负直流母线将光伏电池输出的 直流电能送入功率变换器,由功率变换器将该直流电能变换为交流电能送入交流电网或供 给交流负载并进行最大功率跟踪控制(MPPT)。图2所示的光伏发电系统存在的问题是:一、 在一个串联支路内,N个光伏电池组件输出同一个电流,且该电流不能大于电流输出能力最 差的那一块光伏组件的电流,根据图1,各光伏电池组件都没有工作在最大可出力状态,严 重地,若在支路内即使只有一个光伏电池损坏,则整条支路不能出力。虽然在每块光伏电 池组件两端反并一个二极管可W克服此问题,但又造成了电流输出能力小的光伏组件完全 不能出力。二、M条支路的端口电压同一,且不能高于电压输出能力最低的哪条支路。图1 所示的伏安特性同样适合于描述各条支路。根据图1,各支路都没有工作在最大可出力状 态。所W,无论后续的功率变换器的MPPT算法如何,系统实际输出的只是一种虚假的最大 功率,光伏电池的发电潜力并未充分发挥。图2所示的系统结构在工程实践上也存着充分 利用场地与保持支路特性尽可能一致的冲突、前期投入与后期扩容的冲突W及检查维修困 难等问题。 还有类似公开的专利,为每一块光伏电池组件设计配备了一个功率控制器试图克 服上述问题。其结构如图3所示,将光伏电池组件与功率控制器两者一起构成单元"光伏直 流模块",模块中的DC/DC变换器器进行MPPT控制W使单体模块的输出功率最大化。但是, 该是一种串联结构,在大型光伏电厂(站)中,众多的光伏电池组件的串联后的总电压高的 不可接受,为了实现MPPT控制,输出直流电压变动范围也将非常大W至于后续的逆变器工 作在极端恶劣的条件下。 专利申请号;200910040036. 1,公开日;2009年11月4日,公开了《一种蚁群并联 光伏发电系统》,结构如图4所示,该专利出发点是;将全部光伏电池组件通过一个"电流 累"电路并联起来,W使特性不同的光伏电池组件不相互影响,克服串联支路的电流瓶颈效 应问题。但是,采用该样的并联结构存在W下主要问题需要解决: 第一、系统采集并联总出口处的电流、电压作为各参与并联的基本单元的最大功 率跟踪控制的依据,控制目标是并联总出口处的输出功率最大化,而不是各基本单元输出 功率的最大化。换言之,控制各基本单元的脉冲占空比是来自于集中控制器的同一个,而 各并联的基本单元的输出电压同一,根据"电流累"电路的工作原理,该将导致各光伏电池 组件工作在同一输出电压下,该不能保证特性有差异的各基本单元工作在最大功率输出状 态。[000引第二、从集中控制器到各基本单元之间有基本单元的电压反馈信号线、PWM控制线 等,即全体基本单元都依赖于集中控制器,对大型光伏电厂(站)来说,从众多的基本单元 到集中控制器之间需要大量的、长距离的该样信号连接线,该在工程实践上没有可行性。 第=、全部光伏电池组件采用一级并联结构,低压大电流通过长距离传输线到汇 流柜时将会有很大的压降损耗,直接导致系统的发电效率降低。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种全独立并联式光伏发电装置,解决了现有技术中存 在的问题。 本技术所采用的技术方案是,全独立并联式光伏发电装置,光伏电池组件与 功率控制器连接组成1个基本单元,两个或两个W上基本单元并联至并联组母线,并联组 母线与1个就地升压器连接构成并联组,两个或两个W上并联组并联至汇流柜,汇流柜与 并网逆变器连接。 本技术的特征还在于, 功率控制器包括输入EMI滤波器,输入EMI滤波器通过DC/DC斩波器与输出EMI 滤波器连接,输入Effl滤波器还与控制单元连接,输出Effl滤波器输出与控制单元连接,输 入Effl滤波器还通过辅助电源与控制单元连接,光伏电池组件与输入Effl滤波器连接,输出 Effl滤波器的输出作为基本单元的输出端口。 由电容Cl、差模电感Li、电容C2、和压敏电阻Ri构成输入EMI滤波器;由电容C3、电 感L,、功率半导体开关S极管Ti、功率半导体开关二极管Di、输出滤波电容C4构成DC/DC斩 波器;由电容Ce、差模电感Ls、电容Ce、和压敏电阻R,构成输出EMI滤波器;由电阻R2、电阻 Rs、电阻R4、电阻Rs、电阻Rg、集成电路ICi、集成电路吗、电阻Ri。、电容C,、电容Cs、石英晶体 振荡器Xi、电容Cg、发光二极管〇2、发光二极管〇3、电阻Rg、电阻馬、集成电路IC3构成控制单 元; 其中,由电阻R2对从光伏电池组件输出的电流进行取样,经过集成电路1C1将取样 电流信号转换并放大为电压信号,由分压电阻咕、Rg分压后得到的电压正比于光伏电池组 件的输出电流的大小,将之送入集成电路1C冲的ADi口; 由电阻Rs、R4对从光伏电池组件输出的电压进行分压取样,得到正比于光伏电池 组件输出电压的取样信号,送入集成电路1C,中的AD,口; 集成电路吗构成PWM脉冲驱动电路,将发来的PWM脉冲进行放大,W驱动DC/DC斩波器电路中的功率半导体=极管。[001引 由集成电路吗及其外围元件电容C1。、电感L4、二极管化构成辅助电源。 本技术的有益效果是,第一、发电效率得到最大化。第二、新建光伏电厂(站) 时,光伏电池阵列的布局设计规划不受串、并联个数的限制而变得很容易,可W充分利用有 限的场地。同样,系统扩容时的布局设计规划也很容易,且对扩容所采用的光伏电池组件的 型号、性能、个数等没有限制,甚至可W在原系统不停机的情况下进行。第=、当阵列中有个 别或少量光伏电池板组件失效时,仅只失效的基本单元不能出力等待维修而已,其它正常 的基本单元照常运行,而对损坏的基本单元的维修可W在不停机的情况下,直接从直流母 线上取下并替换该基本单元,避免了要将整个串联光伏电池组件串脱开系统并进行逐一排 查的麻烦。【附图说明】 图1本文档来自技高网
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【技术保护点】
全独立并联式光伏发电装置,其特征在于,光伏电池组件(1)与功率控制器(2)连接组成1个基本单元(3),两个或两个以上基本单元并联至并联组母线(4),并联组母线(4)与1个就地升压器(5)连接构成并联组(6),两个或两个以上并联组(6)并联至汇流柜(7),汇流柜(7)与并网逆变器(8)连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:黄悦华杨世凯
申请(专利权)人:三峡大学
类型:新型
国别省市:湖北;42

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