一种光伏发电逆变系统技术方案

技术编号:20049044 阅读:21 留言:0更新日期:2019-01-09 05:31
本申请实施例公开了一种光伏发电逆变系统,用于在同等功率转换条件下,提高逆变器的输入电压和并网电压,降低光伏发电逆变系统中的能量损耗。本申请方法包括:光伏阵列,直流变换单元、母线单元和逆变单元;其中,所述光伏阵列为一对或多对光伏阵列,每一对光伏阵列中均包括两个光伏阵列,所述直流变换单元中包括:第一级直流DC转直流DC子单元、第二级DC转DC子单元和级联子单元,所述直流变换单元的数量为至少一个;主要通过级联子单元的耦合连接或解耦断开功能实现当逆变器正常工作时,提升光伏逆变系统中母线电压以及并网电压,使得电流减小,从而降低系统的能量损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏发电逆变系统本申请要求于2018年9月21日提交中国专利局、申请号为201811109472.5、专利技术名称为“一种光伏发电逆变系统”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及光伏发电
,尤其涉及一种光伏发电逆变系统。
技术介绍
近年来,可再生能源收到了广泛地关注。在可再生能源中,相对于传统的化石能源发电而言,使用太阳能发电造成的环境污染较小。在光伏发电系统中,其光伏发电的性能、可靠性和管理技术等方面日趋成熟。目前,光伏发电系统中的逆变器架构主要有以下三种:集中式、分布式和集散式。其中,集中式、分布式和集散式三种架构的光伏发电系统中的电流变大,导致光伏系统的能量损耗增加。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种光伏发电系统,可使得在同等功率转换条件下,提高光伏系统的电压,降低光伏发电系统的电流,从而节约能耗,降低光伏系统成本。为了达到以上技术目的,本申请实施例提供了以下技术方案:第一方面,本申请实施例提供了一种光伏发电逆变系统,包括:光伏阵列,第一直流变换单元、第一母线单元和第一逆变单元;其中,所述光伏阵列为一对或多对光伏阵列,每一对光伏阵列中均包括第一光伏阵列和第二光伏阵列,所述第一直流变换单元中包括:第一级直流DC转直流DC子单元、第二级DC转DC子单元和级联子单元,所述第一直流变换单元的数量为至少一个;所述第一光伏阵列的输出端与所述第一级DC转DC子单元的输入端连接,所述第二光伏阵列的输出端与所述第二级DC转DC子单元的输入端连接,所述第一级DC转DC子单元的正极输出端与所述第一母线单元的正极连接,所述第二级DC转DC子单元的负极输出端与所述第一母线单元的负极连接;所述级联子单元用于实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端与所述第二级DC转DC子单元的正极输出端之间耦合连接或解耦断开;或,实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端和所述第二级DC转DC子单元的正极输出端与地之间耦合连接或解耦断开;或,实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端和所述第二级DC转DC子单元的正极输出端与所述所述第一母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开;或,实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端、所述第二级DC转DC子单元的正极输出端和所述第一母线单元的中点电位与地之间耦合连接或解耦断开;所述第一母线单元与所述至少一个第一直流变换单元耦合连接,所述第一母线单元与所述第一逆变单元连接;所述第一级DC转DC子单元,用于对所述第一光伏阵列输出的直流电压进行直流功率转换;所述第二级DC转DC子单元,用于对所述第二光伏阵列输出的直流电压进行直流功率转换;所述第一逆变单元,用于将所述第一母线单元的正极与负极之间的直流电压转换为交流电压。第二方面,本申请实施例提供了一种光伏发电逆变系统,包括:光伏阵列、级联单元、第二母线单元和第二逆变单元,其中,所述光伏阵列为一对或多对光伏阵列,每一对光伏阵列中包括:第三光伏阵列和第四光伏阵列,所述级联单元的数量为至少一个;所述第二母线单元与所述第二逆变单元连接,所述第二母线单元与一个或多个级联单元连接;所述级联单元,用于实现所述第三光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的正极之间耦合连接或解耦断开,和,实现所述第四光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的负极之间耦合连接或解耦断开,和,实现所述第三光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开,和,实现所述第四光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开,或,实现所述第二母线单元的中点电位与地之间耦合连接或解耦断开;所述第三光伏阵列和所述第四光伏阵列:用于生成直流功率;所述第二逆变单元,用于将所述第二母线单元的正极和负极之间的直流电压转换为交流电压。第三方面,本申请实施例提供了一种光伏发电逆变系统,包括:光伏阵列、第三共模漏电流检测保护电路、第二直流变换单元、第三母线单元和第三逆变单元,其中,所述光伏阵列为一个或多个光伏阵列,所述第三共模漏电流检测保护电路包括第三保护电路和至少一个第三漏电流检测器,所述第二直流变换单元的数量为至少一个;一个第二直流变换单元的输入端通过所述第三共模漏电流检测保护电路中同一个第三漏电流检测器与一个或多个光伏阵列的输出端连接,每一个第二直流变换单元的输出端与所述第三母线单元连接,并且,所述第三母线单元的中点电位通过开关单元与地连接,所述第三母线单元与所述第三逆变单元连接;第三漏电流检测器,用于对每一个光伏阵列的正极输出端和负极输出端进行漏电流检测,和/或,对所述第三母线单元中接地线进行漏电流检测,以得到检测信号;所述第三保护电路,用于将所述检测信号转换成保护信号;所述第二直流变换单元,用于将每一个光伏阵列输出的直流电压进行直流功率转换;所述第三逆变单元,用于将所述第三母线单元的正极和负极之间的直流电压转换为交流电压。第四方面,本申请实施例提供了一种光伏发电逆变系统,包括:光伏阵列、第三直流变换单元、第四母线单元和第四逆变单元;其中,所述光伏阵列为一个或多个光伏阵列,所述第三直流变换单元的数量为至少一个,每一个第三直流变换单元中包括第三级DC转DC子单元、第四级DC转DC子单元和直流输出母线,所述直流输出母线由上下两个电容串联组成,上电容的负极和下电容的正极连接构成所述直流输出母线的中点电位;其中,所述第三级DC转DC子单元和所述第四级DC转DC子单元中分别包括三个节点,其连接方式包括:1)、所述第三级DC转DC子单元中的第一节点和所述第四级DC转DC子单元中的第一节点分别与所述光伏阵列的正极输出端连接,所述第三级DC转DC子单元中的第二节点与所述直流输出母线的正极连接,所述第四级DC转DC子单元中的第二节点与所述直流输出母线的负极连接,所述第三级DC转DC子单元中的第三节点分别与所述光伏阵列的负极输出端和所述直流输出母线的中点电位连接,所述第四级DC转DC子单元中的第三节点分别与所述光伏阵列的负极输出端和所述直流输出母线的中点电位连接;或,2)、所述第三级DC转DC子单元中的第一节点和所述第四级DC转DC子单元中的第一节点分别与所述光伏阵列的负极输出端连接,所述第三级DC转DC子单元中的第二节点与所述直流输出母线的正极连接,所述第四级DC转DC子单元中的第二节点与所述直流输出母线的负极连接,所述第三级DC转DC子单元中的第三节点分别与所述光伏阵列的正极输出端和所述直流输出母线的中点电位连接,所述第四级DC转DC子单元中的第三节点分别与所述光伏阵列的正极输出端和所述直流输出母线的中点电位连接;所述第四母线单元与一个或多个第三直流变换单元的输出端连接,所述第四逆变单元与所述第四母线单元连接;所述第三直流变换单元,用于将所述光伏阵列输出的直流电压进行直流功率转换;所述第四逆变单元,用于将所述第四母线单元的直流电压转化为交流电压,以将交流电压并入电网系统中。从以上技术方案中可以看出,光伏阵列用于将太阳能转换为电能,即生成直流功率,并且输出直流电压,母线单元用于将DC转DC子单元输出的直流电能进行存储以提高第一母线单元的正极和负极之间的母线电压,该母线电压为直流电压,逆变单元将母线单元上的母线电压转换为交流电压,以向电网输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏发电逆变系统,其特征在于,包括:光伏阵列,第一直流变换单元、第一母线单元和第一逆变单元;其中,所述光伏阵列为一对或多对光伏阵列,每一对光伏阵列中均包括第一光伏阵列和第二光伏阵列,所述第一直流变换单元中包括:第一级直流DC转直流DC子单元、第二级DC转DC子单元和级联子单元,所述第一直流变换单元的数量为至少一个;所述第一光伏阵列的输出端与所述第一级DC转DC子单元的输入端连接,所述第二光伏阵列的输出端与所述第二级DC转DC子单元的输入端连接,所述第一级DC转DC子单元的正极输出端与所述第一母线单元的正极连接,所述第二级DC转DC子单元的负极输出端与所述第一母线单元的负极连接;所述级联子单元用于实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端与所述第二级DC转DC子单元的正极输出端之间耦合连接或解耦断开;或,用于实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端和所述第二级DC转DC子单元的正极输出端与地之间耦合连接或解耦断开;或,用于实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端和所述第二级DC转DC子单元的正极输出端与所述第一母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开;或,用于实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端、所述第二级DC转DC子单元的正极输出端和所述第一母线单元的中点电位与地之间耦合连接或解耦断开;所述第一母线单元与至少一个第一直流变换单元耦合连接,所述第一母线单元与所述第一逆变单元连接;所述第一级DC转DC子单元,用于对所述第一光伏阵列输出的直流电压进行直流功率转换;所述第二级DC转DC子单元,用于对所述第二光伏阵列输出的直流电压进行直流功率转换;所述第一逆变单元,用于将所述第一母线单元的正极与负极之间的直流电压转换为交流电压。...

【技术特征摘要】
2018.09.21 CN 20181110947251.一种光伏发电逆变系统,其特征在于,包括:光伏阵列,第一直流变换单元、第一母线单元和第一逆变单元;其中,所述光伏阵列为一对或多对光伏阵列,每一对光伏阵列中均包括第一光伏阵列和第二光伏阵列,所述第一直流变换单元中包括:第一级直流DC转直流DC子单元、第二级DC转DC子单元和级联子单元,所述第一直流变换单元的数量为至少一个;所述第一光伏阵列的输出端与所述第一级DC转DC子单元的输入端连接,所述第二光伏阵列的输出端与所述第二级DC转DC子单元的输入端连接,所述第一级DC转DC子单元的正极输出端与所述第一母线单元的正极连接,所述第二级DC转DC子单元的负极输出端与所述第一母线单元的负极连接;所述级联子单元用于实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端与所述第二级DC转DC子单元的正极输出端之间耦合连接或解耦断开;或,用于实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端和所述第二级DC转DC子单元的正极输出端与地之间耦合连接或解耦断开;或,用于实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端和所述第二级DC转DC子单元的正极输出端与所述第一母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开;或,用于实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端、所述第二级DC转DC子单元的正极输出端和所述第一母线单元的中点电位与地之间耦合连接或解耦断开;所述第一母线单元与至少一个第一直流变换单元耦合连接,所述第一母线单元与所述第一逆变单元连接;所述第一级DC转DC子单元,用于对所述第一光伏阵列输出的直流电压进行直流功率转换;所述第二级DC转DC子单元,用于对所述第二光伏阵列输出的直流电压进行直流功率转换;所述第一逆变单元,用于将所述第一母线单元的正极与负极之间的直流电压转换为交流电压。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述级联子单元可通过但不限于开关、继电器、半导体开关或单向导通器件中的至少一项实现耦合连接或解耦断开。3.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,当所述第一直流变换单元的数量为至少两个时,所述第一母线单元的正极与各个第一直流变换单元中所有第一DC转DC子单元的正极输出端连接,所述第一母线单元的负极与所述各个第一直流变换单元中所有第二DC转DC子单元的负极输出端连接。4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统,其特征在于,当所述光伏阵列为多对光伏阵列,所述第一直流变换单元的数量为多个时,一对或多对光伏阵列的输出端和一个第一直流变换单元的输入端对应连接,其中,所述第一DC转DC子单元的输入端与对应连接的各对光伏阵列中所有第一光伏阵列的输出端连接;所述第二DC转DC子单元的输入端与对应连接的各对光伏阵列中所有第二光伏阵列的输出端连接。5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统,其特征在于,当所述第一逆变单元不工作时,所述级联子单元具体用于:将所述第一级DC转DC子单元的负极输出端与所述第二级DC转DC子单元的正极输出端解耦断开;或,具体用于将所述第一级DC转DC子单元的负极输出端与所述第二级DC转DC子单元的正极输出端解耦断开,并将所述第一级DC转DC子单元的负极输出端或所述第二级DC转DC子单元的正极输出端中至少一项与地耦合连接。6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统,其特征在于,当所述第一逆变单元工作时,所述级联子单元具体用于:将所述第一级DC转DC子单元的负极输出端与所述第二级DC转DC子单元的正极输出端耦合连接;或,具体用于将所述第一级DC转DC子单元的负极输出端和所述第二级DC转DC子单元的正极输出端耦合连接至所述第一母线单元的中点电位;或,具体用于将所述第一级DC转DC子单元的负极输出端、所述第二级DC转DC子单元的正极输出端和所述第一母线单元的中点电位耦合连接至地。7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统,其特征在于,所述第一母线单元通过正极和负极与所述第一逆变单元连接,或,所述第一母线单元通过正极、中点电位和负极与所述第一逆变单元连接。8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统,其特征在于,所述光伏发电逆变系统还包括:第一共模漏电流检测保护电路,所述第一共模漏电流检测电路中包括第一保护电路和至少一个第一漏电流检测器,其中:所述第一漏电流检测器用于对每一个光伏阵列的正极输出端和负极输出端进行漏电流检测,和/或,对所述级联子单元中的接地线进行漏电流检测,以得到检测信号;所述第一保护电路用于将所述检测信号转换成保护信号,所述保护信号用于控制所述第一逆变单元和所述级联子单元的工作状态。9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述第一漏电流检测器中可采用但不限于剩余电流装置RCD传感器进行漏电流检测。10.根据权利要求8或9所述的系统,其特征在于,当所述第一共模漏电流检测保护电路检测到的对地漏电流超过第一预设阈值时,通过所述保护信号控制所述第一逆变单元停止工作,以及控制所述级联子单元将所述第一级DC转DC子单元的负极输出端与所述第二级DC转DC子单元的正极输出端解耦断开;或,当所述第一共模漏电流检测保护电路检测到的对地漏电流超过所述第一预设阈值时,通过所述保护信号控制所述第一逆变单元停止工作,以及控制所述级联子单元将所述第一级DC转DC子单元的负极输出端与所述第二级DC转DC子单元的正极输出端解耦断开,以及将所述第一级DC转DC子单元的负极输出端和所述第二级DC转DC子单元的正极输出端与地解耦断开。11.根据权利要求8至10中任一项所述的系统,其特征在于,所述第一光伏阵列的正极输出端和负极输出端通过所述第一共模漏电流检测保护电路中的一个第一漏电流检测器与所述第一级DC转DC子单元的正极输入端和负极输入端对应连接,所述第二光伏阵列的正极输出端和负极输出端通过所述第一共模漏电流检测保护电路中的另一个第一漏电流检测器与所述第二级DC转DC子单元的正极输入端和负极输入端对应连接;或,所述第一光伏阵列的正极输出端和负极输出端,所述第二光伏阵列的正极输出端和负极输出端通过所述所述第一共模漏电流检测保护电路中的同一个第一漏电流检测器与所述第一级DC转DC子单元的正极输入端和负极输入端,所述第二级DC转DC子单元的正极输入端和负极输入端对应连接。12.根据权利要求8至11中任一项所述的系统,其特征在于,当所述级联子单元用于实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端和所述第二级DC转DC子单元的正极输出端与地之间耦合连接或解耦断开时,所述第一共模漏电路检测保护电路中单独的一个第一漏电流检测器与接地线连接,以对所述接地线进行漏电流检测。13.根据权利要求8至12中任一项所述的系统,其特征在于,当所述级联子单元用于实现所述第一级DC转DC子单元的负极输出端、所述第二级DC转DC子单元的正极输出端与地之间和所述第一母线单元的中点电位与地之间耦合连接或解耦断开时,所述第一共模漏电路检测保护电路中单独的一个第一漏电流检测器与接地线连接,以对所述接地线进行漏电流检测。14.一种光伏发电逆变系统,其特征在于,包括:光伏阵列、级联单元、第二母线单元和第二逆变单元,其中,所述光伏阵列为一对或多对光伏阵列,每一对光伏阵列中包括:第三光伏阵列和第四光伏阵列,所述级联单元的数量为至少一个;所述第二母线单元与所述第二逆变单元连接,所述第二母线单元与一个或多个级联单元连接;所述级联单元,用于:实现所述第三光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的正极之间耦合连接或解耦断开,实现所述第四光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的负极之间耦合连接或解耦断开,实现所述第三光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开,实现所述第四光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开;或,用于:实现所述第三光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的正极之间耦合连接或解耦断开,实现所述第四光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的负极之间耦合连接或解耦断开,实现所述第三光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开,实现所述第四光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开,实现所述第二母线单元的中点电位与地之间耦合连接或解耦断开;所述第三光伏阵列和所述第四光伏阵列:用于生成直流功率;所述第二逆变单元,用于将所述第二母线单元的正极和负极之间的直流电压转换为交流电压。15.根据权利要求14所述的系统,其特征在于,所述级联单元可通过但不限于开关、继电器、半导体开关或单向导通器件中的至少一项实现耦合连接或解耦断开。16.根据权利要求14或15所述的系统,其特征在于,当所述光伏阵列为多对光伏阵列,所述级联单元为一个时,所述级联单元,具体用于:实现所述多对光伏阵列中所有第三光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的正极之间耦合连接或解耦断开,实现所述多对光伏阵列中所有第四光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的负极之间耦合连接或解耦断开,实现所述多对光伏阵列中所有第三光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开,实现所述多对光伏阵列中所有第四光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开;或,具体用于:实现所述多对光伏阵列中所有第三光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的正极之间耦合连接或解耦断开,实现所述多对光伏阵列中所有第四光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的负极之间耦合连接或解耦断开,实现所述多对光伏阵列中所有第三光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开,实现所述多对光伏阵列中所有第四光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间耦合连接或解耦断开,实现所述第二母线单元的中点电位与地之间耦合连接或解耦断开。17.根据权利要求14至16中任一项所述的系统,其特征在于,当所述第二逆变单元不工作时,所述级联单元具体用于:将所述第三光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的正极之间、所述第四光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的负极之间、所述第三光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间、或所述第四光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的中点电位中的至少一项解耦断开;和/或,实现所述第三光伏阵列的负极输出端或所述第四光伏阵列的正极输出端中的至少一项与地耦合连接。18.根据权利要求14至16中任一项所述的系统,其特征在于,当所述第二逆变单元不工作时,所述级联单元具体用于:实现所述第三光伏阵列的负极输出端或所述第四光伏阵列的正极输出端中的至少一项与地耦合连接。19.根据权利要求14至18中任一项所述的系统,其特征在于,当所述第二逆变单元工作时,所述级联单元具体用于:将所述第三光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的正极之间、所述第四光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的负极之间、所述第三光伏阵列的负极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间、和所述第四光伏阵列的正极输出端与所述第二母线单元的中点电位之间耦合连接。20.根据权利要求19所述的系统,其特征在于,所述级联单元还用于:将所述第三光伏阵列的负极输出端与地之间、所述第四光伏阵列的正极输出端与地之间、和所述第二母线单元的中点电位与地之间耦合连接。21.根据权利要求14至20中任一项所述的系统,其特征在于,所述第二母线单元通过正极和负极与所述第二逆变单元连接,或,所述第二母线单元通过正极、中点电位和负极与所述第二逆变单元连接。22.根据权利要求14至21中任一项所述的系统,其特征在于,所述光伏发电逆变系统还包括:第二共模漏电流检测保护电路,所述第二共模漏电流检测电路中包括第二保护电路和至少一个第二漏电流检测器,其中,第二漏电流检测器用于对每一个光伏阵列的正极输出端和负极输出端进行漏电流检测,和/或,对所述级联单元中接地线进行漏电流检测,以得到检测信号;所述第二保护电路用于将所述检测信号转换成保护信号,所述保护信号用于控制所述第二逆变单元和所述级联单元的工作状态。23.根据权利要求22所述的系统,其特征在于,所述第二漏电流检测器中可采用但不限于RCD传感器进行漏电流检测。24.根据权利要求22或23所述的系统,其特征在于,当所述光伏阵列为多个光伏阵列、所述的级联单元为多个级联单元时,至少一对光伏阵列和一个级联单元对应,每对光伏阵列中第一光伏阵列的正极和负极输出端通过所述第二共模漏电流检测保护电路中同一个第二漏电流检测器后,正极输出端通过所述级联单元与所述第二母线单元的正极实现耦合连接或解耦断开,负极输出端通过所述级联单元与所述第二母线单元的中点电位实现耦合连接或解耦断开,和/或所述第二系统母线单元中点电位与地实现耦合连接或解耦断开;每对光伏阵列中第二光伏阵列的正极和负极输出端通过所述第二共模漏电流检测保护电路中同一个第二漏电流检测器后,正极输出端通过所述级联单元与所述第二母线单元的中点电位实现耦合连接或解耦断开,和/或所述第二母线单元中点电位和地实现耦合连接或解耦断开;负极输出端通过所述级联单元与所述第二母线单元的负极耦合连接或解耦断开。25.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:张彦忠王勋罗兰·欣普夫纳
申请(专利权)人:华为技术有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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