一种具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统技术方案

本发明专利技术公开的一种具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统，属于光伏发电技术领域。若干光伏组件串联成光伏子组串后连接一个隔离型光伏优化器，所有隔离型光伏优化器串联后与光伏逆变器连接。隔离型光伏优化器包括输入侧电流电压传感器、H桥、谐振电容、高频变压器、同步整流电路和输出侧电流电压传感器构成的全桥LLC电路；H桥连接的控制及驱动模块分别与输入侧和输出侧的电流电压传感器连接，控制及驱动模块与输出侧电流电压传感器之间连接有光电耦合器。实现了光伏优化器输入和输出侧的完全电气隔离，在不提高光伏组件耐压等级的条件下实现了更高的直流电压等级，同时避免了长组串带来的串联失配风险，提升光伏系统效率的同时显著降低系统成本。

【技术实现步骤摘要】
一种具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统
本专利技术属于光伏发电
，具体涉及一种具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统。
技术介绍
提高光伏系统直流电压等级有助于减少线损和降低系统成本。常规光伏系统通过组件串联能够获得较大的直流电压等级，如1000V或1500V直流电压，但是在获得1000V直流电压和1500V直流电压的同时，要求组串中的光伏组件同时具有1000V或1500V的绝缘耐压水平。由于目前没有1500V以上耐压等级光伏组件，也没有相关技术标准，因此限制了光伏系统往更高直流电压等级发展。同时，在光伏组件耐压等级达到高压要求的情况下，获得更好的直流母线电压意味着需要更多光伏组件串联，而更多的串联意味着更大的串联失配几率，如此则不利于系统电量的提高。
技术实现思路
为了解决上述现有问题，本专利技术的目的在于提供一种具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统，实现了光伏优化器输入侧和输出侧的完全电气隔离，在不提高光伏组件耐压等级的条件下实现了更高的直流电压等级，同时避免了长组串带来的串联失配风险，提升光伏系统效率的同时显著降低系统成本。本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术公开了一种具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统，若干光伏组件串联组成光伏子组串，每个光伏子组串连接有一个隔离型光伏优化器，所有隔离型光伏优化器串联后与光伏逆变器连接；隔离型光伏优化器包括由输入侧至输出侧依次连接的输入侧电流电压传感器、H桥、谐振电容、高频变压器、同步整流电路和输出侧电流电压传感器构成的全桥LLC电路；H桥连接有控制及驱动模块，控制及驱动模块还分别与输入侧电流电压传感器和输出侧电流电压传感器连接，控制及驱动模块与输出侧电流电压传感器之间连接有光电耦合器。优选地，H桥包括4个开关管，4个开关管两两串联，两条串联支路通过中心点连接；两条串联支路连接有输入电源，中心点与谐振电容连接。进一步优选地，开关管为GaN开关管、SiC开关管或Si开关管。优选地，控制及驱动模块包括MCU和驱动电路，MCU与驱动电路连接，驱动电路与H桥连接，MCU分别与输入侧电流电压传感器和光电耦合器连接。优选地，高频变压器为带中心抽头的变压器。优选地，同步整流电路包括两个mosfet管构成的半桥整流电路。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的一种具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统，全桥LLC电路用于实现对接入的光伏组件或组串的MPPT功能，高频变压器和光电耦合器构成的隔离电路用于电源隔离和信号隔离，实现了光伏优化器输入侧和输出侧的完全电气隔离，控制及驱动模块用于控制全桥LLC电路和隔离电路的运行状态。光伏发电系统中的光伏组件不直接串联形成组串，而是由若干个光伏组件先串联形成光伏子组串，每一光伏子组串接入上述隔离型光伏优化器，隔离型光伏优化器再串联形成更高电压的光伏组串，该光伏组串再接入逆变器进行并网发电。在不提高光伏组件耐压等级的条件下实现更高的直流电压等级，同时避免了长组串带来的串联失配风险，提升光伏系统效率的同时显著降低系统成本，具有良好的应用前景。进一步地，通过对H桥开关管的开关控制能够实现直流至交流的逆变转换，控制H桥开关管的开关频率能够实现在负载和输入变化时输出保持恒定，并且能够实现全负载范围内开关管的切换为零电压切换(ZVS)，实现高效率。更进一步地，开关管采用GaN开关管、SiC开关管或Si开关管，开关频率高、损耗小、可靠性高。进一步地，MCU通过输入侧电流电压传感器采集输入电压和电流，通过光电耦合器采集输出电压和电流，通过驱动电路控制H桥的开关频率，通过软件实现PID自动调节，进而实现最大功率点跟踪(MPPT)功能。进一步地，高频变压器为带中心抽头的变压器，便于进行全波整流。进一步地，同步整流电路包括两个mosfet管构成的半桥整流电路，同时采用同步整流方式，能够降低整流损耗，提高电路效率附图说明图1为本专利技术的隔离型光伏优化器的简化功能模块示意图；图2为本专利技术的隔离型光伏优化器的电路原理图；图3为本专利技术的具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统一种系统组成示意图；图4为本专利技术的具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统另一种系统组成示意图。图中：1为光伏组件，2为隔离型光伏优化器，21为输入侧电流电压传感器，22为H桥，23为谐振电容，24为高频变压器，25为同步整流电路，26为输出侧电流电压传感器，27为控制及驱动模块，271为MCU，272为驱动电路，28为光电耦合器，3为光伏逆变器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细描述，其内容是对本专利技术的解释而不是限定：本专利技术的具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统，若干光伏组件1串联组成光伏子组串，每个光伏子组串连接有一个隔离型光伏优化器2，所有隔离型光伏优化器2串联后与光伏逆变器3连接。如图1，隔离型光伏优化器2由MPPT(最大功率点跟踪)电路、控制电路和隔离电路三大模块组成。其中MPPT电路为全桥LLC电路，用于实现对接入的光伏组件或组串的MPPT功能。隔离电路包括电源隔离和信号隔离两部分，实现优化器输入输出测完全电气隔离。控制电路用于控制MPPT电路和隔离电路运行状态。如图2，为隔离型光伏优化器的一种具体电路的原理图，隔离型光伏优化器2包括由输入侧至输出侧依次连接的输入侧电流电压传感器21、H桥22、谐振电容23、高频变压器24、同步整流电路25和输出侧电流电压传感器26构成的全桥LLC电路；H桥22连接有控制及驱动模块27，控制及驱动模块27还分别与输入侧电流电压传感器21和输出侧电流电压传感器26连接，控制及驱动模块27与输出侧电流电压传感器26之间连接有光电耦合器28。同步整流电路25包括两个mosfet管构成的半桥整流电路。高频变压器24的原边可等效为漏电感Lr和激磁电感Lm和理想变压器。因此由谐振电容Cr和高频变压器T构成的谐振网络由两个谐振点，分别为和控制H桥开关管的开关频率就可以实现在负载和输入变化时输出保持恒定，并且可以实现全负载范围内开关管的切换为零电压切换(ZVS),实现高效率。高频变压器24优选带中心抽头的变压器。H桥22包括4个开关管，4个开关管两两串联，两条串联支路通过中心点连接；两条串联支路连接有输入电源，中心点与谐振电容23连接。开关管可以采用GaN开关管、SiC开关管或Si开关管。控制及驱动模块27包括MCU271和驱动电路272，MCU271与驱动电路272连接，驱动电路272与H桥22连接，MCU271分别与输入侧电流电压传感器21和光电耦合器28连接。如图3，为本专利技术的具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统一种系统组成示意图，每一光伏组件1单独连接一台隔离型光伏优化器2。隔离型光伏优化器2间相互串联形成高电压，输入光伏逆变器3直流侧。该隔离型光伏优化器2具备最大功率点跟踪功能和输入侧与输出侧电压隔离能力。举例说明输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统，其特征在于，若干光伏组件(1)串联组成光伏子组串，每个光伏子组串连接有一个隔离型光伏优化器(2)，所有隔离型光伏优化器(2)串联后与光伏逆变器(3)连接；/n隔离型光伏优化器(2)包括由输入侧至输出侧依次连接的输入侧电流电压传感器(21)、H桥(22)、谐振电容(23)、高频变压器(24)、同步整流电路(25)和输出侧电流电压传感器(26)构成的全桥LLC电路；H桥(22)连接有控制及驱动模块(27)，控制及驱动模块(27)还分别与输入侧电流电压传感器(21)和输出侧电流电压传感器(26)连接，控制及驱动模块(27)与输出侧电流电压传感器(26)之间连接有光电耦合器(28)。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统，其特征在于，若干光伏组件(1)串联组成光伏子组串，每个光伏子组串连接有一个隔离型光伏优化器(2)，所有隔离型光伏优化器(2)串联后与光伏逆变器(3)连接；
隔离型光伏优化器(2)包括由输入侧至输出侧依次连接的输入侧电流电压传感器(21)、H桥(22)、谐振电容(23)、高频变压器(24)、同步整流电路(25)和输出侧电流电压传感器(26)构成的全桥LLC电路；H桥(22)连接有控制及驱动模块(27)，控制及驱动模块(27)还分别与输入侧电流电压传感器(21)和输出侧电流电压传感器(26)连接，控制及驱动模块(27)与输出侧电流电压传感器(26)之间连接有光电耦合器(28)。


2.根据权利要求1所述的具有隔离型光伏优化器的光伏发电系统，其特征在于，H桥(22)包括4个开关管，4个开关管两两串联，两条串联支路通过中心点连接；两条...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭文博，郑建涛，高虎，李晓磊，
申请(专利权)人：中国华能集团有限公司，中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11