太阳能发电设备制造技术

本发明专利技术涉及太阳能发电技术。本发明专利技术针对现有光伏交流发电装置单机容量小，输出电压低，依赖变压器进行升压、隔离以及滤波，难以构成大容量、高电压、低谐波的光伏交流发电系统的缺点，公开了一种太阳能发电设备。本发明专利技术的技术方案包括光伏功率单元和计算机主控系统；所述光伏功率单元包括光伏电池组、逆变电桥、通讯及控制模块；Ｎ个光伏功率单元顺次串联组成光伏功率单元组。本发明专利技术的太阳能发电设备，采用逆变技术对光伏功率单元进行整合级联，利用计算机主控系统进行统一控制，能够输出电压达到几千伏以上，功率达到兆瓦级的正弦波交流电。本发明专利技术可以广泛用于各种太阳能发电系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能发电技术，特别涉及一种采用逆变技术对光伏电池组进行整合级联， 输出电压达到几千伏以上，输出功率达到兆瓦级的太阳能发电设备。
技术介绍
光伏发电(太阳能发电)技术已经被人类掌握，很多国家可以生产单晶硅、多晶硅以及 其它薄膜光伏电池等，作为能量转换装置，将太阳能变成电能提供给用电设备。目前对于低 电压、小容量的用电设备，可以将光伏电池进行必要的串并联形成光伏电池组，将光伏电池 组的输出直接连接到用电设备的电源输入端，就可以使用了。对于需要交流电的用电设备， 一般在光伏电池组与用电设备之间插入一个逆变器电路，逆变器电路将光伏电池组的直流电 逆变成一定频率、 一定电压规格的交流电如单相220V/50Hz，或者三相380V/50Hz，使交流用 电设备可以正常工作，这个光伏电池组加逆变器电路就组成了光伏交流发电装置。它包括光 伏电池组、逆变器电路以及隔离变压器，其中隔离变压器起到升压、隔离以及滤波的作用。由于受到目前逆变器电路技术的限制，特别是逆变电桥中开关器件耐压的限制，现在的 光伏交流发电装置的容量在几百瓦，几个千瓦至十几个千瓦的，输出电压小于1000V。其电 路拓扑无法满足几千伏以上、兆瓦级的光伏发电系统的需要。综上所述，现有光伏交流发电装置的缺点是单机容量小，输出电压低，依赖变压器进 行升压、隔离以及滤波，难以构成大容量、高电压、低谐波的光伏交流发电系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，就是针对现有技术的光伏发电装置，单机容量小，输出电 压低；依赖于变压器进行升压、隔离以及滤波，难以构成大容量、高电压、低谐波发电装置 缺点，提供一种计算机控制的逆变器级联组合构成的光伏发电设备，以提高发电设备的输出 电压和输出功率。本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案是，太阳能发电设备，包括光伏功率单元和计 算机主控系统；所述光伏功率单元包括光伏电池组、逆变电桥、通讯及控制模块；所述逆变 电桥控制端与通讯及控制模块连接，接收计算机主控系统输出的PWM信号，将光伏电池组输 出的直流电转换成脉冲电流，并通过输出端U端口和V端口输出；其特征在于，N个光伏功率 单元的U端口和V端口顺次串联组成光伏功率单元组，各通讯及控制模块与计算机主控系统连接；第一个光伏功率单元的U端口和最后一个光伏功率单元的V端口构成该光伏功率单元组的输出端，其输出波形为特定频率的正弦波；所述N》2;进一步的，所述光伏功率单元连接有旁路装置，所述旁路装置与通讯及控制模块连接； 进一步的，所述逆变电桥直流输入端连接有电流检测装置和电压检测装置，所述电流检测装置和电压检测装置均与通讯及控制模块连接；具体的，所述逆变电桥可以由GTO、或者由IGBT、或者由IGCT、或者由GTR构成； 进一步的，所述光伏功率单元还包括稳压电路，所述稳压电路连接在光伏电池组输出端与逆变电路之间；所述稳压电路与通讯及控制模块连接；进一步的，所述光伏功率单元还包括蓄电装置，所述蓄电装置连接在稳压电路输出端；所述蓄电装置与通讯及控制模块连接；进一步的，将3个输出波形具有特定相位关系的光伏功率单元组连接成Y型，输出三相交流电；或者，将3个输出波形具有特定相位关系的光伏功率单元组连接成A型，输出三相交流电。本专利技术的有益效果是，由于采用级联输出，突破了逆变电桥开关器件耐压的限制，能够 不依赖变压器输出高电压，并且输出电压谐波失真低，输出功率大，运行可靠。 附图说明图l、图2、图3、图4是四种结构不同的光伏功率单元示意图5是实施例1的结构示意图6是实施例2的结构示意图7是实施例3的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图及实施例，详细描述本专利技术的技术方案。逆变电桥级联技术在高压大功率变频器邻域应用非常普遍。逆变电桥作为变频器的功率 单元，其输出电压和功率与变频器的输出电压和功率直接相关。为了提高变频器功率单元的 输出电压和功率，可以将多个逆变电桥进行级联，通过计算机控制能够输出几十kV的正弦波 交流电，对大功率交流设备进行控制，构成所谓的级联式高压大功率变频器。关于逆变电桥 级联技术在变频器领域应用的详细介绍可以参见公开日1998年8月12日，公开号为 CN1190278A的中国专利技术专利申请《无电网污染高压大功率变频器》。该专利基于来自电力网 的稳定电源，通过逆变电桥级联输出频率可调的高电压正弦波交流电。其逆变电桥级联技术可以作为理解本专利技术的参考。本专利技术利用逆变电桥级联技术，将多个光伏功率单元串联起来，构成光伏功率单元组， 以目前的器件耐压水平，输出几十kV的电压完全没有问题。图l所示的光伏功率单元，包括一个受Y轴马达202、 X轴马达203驱动的光伏电池组201; 由开关器件205、电感204、 二极管206以及电容器207所组成的Boost (升压式)稳压电路； 由四个相同的开关器件208构成的单相全桥逆变电路(逆变电桥)；由蓄电池及其控制电路 构成的蓄电装置212; —个以CPU为核心的通讯及控制模块215，该模块对外具有一个光纤通 讯输入端子104及一个光纤通讯输出端子105，用于与计算机主控系统的数字通讯，完成最佳 太阳照射方向控制、蓄电池控制、稳压电路工作状态控制、逆变电桥工作状态控制等，同时 将光伏功率单元的各项参数回传给计算机主控系统，整个光伏功率单元工作在受控、闭环的 稳定状态之下。该光伏功率单元可以适用于光照极不稳定的环境。在计算机主控系统控制下光伏电池组201总是处于最佳太阳照射方向，其输出的不稳定 直流电，提供给Boost稳压电路，在计算机主控系统控制下稳压电路输出稳定、受控的直流 电，保证发电设备功率因数的可控。开关器件205、 208可以由GTO (可关断可控硅)、或者由IGBT (绝缘栅双极性晶体管) 、或者由IGCT (集成门极换流晶闸管)等构成。稳压电路输出稳定的直流电形成直流母线， 提供给单相全桥逆变电路，在计算机主控系统输出的PWM信号控制下，单相全桥逆变电路将 直流电转换成交流脉冲，并通过U端口102、 V端口103输出。直流母线上还连接有电流检测装 置213以及电压检测装置214，电流检测装置213和电压检测装置214与通讯及控制模块连接， 以便通过计算机主控系统对电流和电压进行监测和控制。图2是另一种光伏功率单元结构示意图，图中除了稳压电路采用Buck (降压式)稳压电 路外，其他结构与图l所示的光伏功率单元结构相同。Buck稳压电路由开关器件205、电感 204、 二极管206以及电容器207组成。该电路适用于光照相对稳定的环境。图3所示的光伏功率单元结构采用了二极管钳位三电平逆变半桥电路构成的逆变电桥， 图中二极管209、 210为钳位二极管。可以看出，图中电容器207由两只电容器串联组成，两 只电容器的连接点与光伏功率单元的V端口 103连接。该光伏功率单元的其他结构参见图l 。图4是由Buck稳压电路与二极管钳位三电平逆变半桥电路构成的逆变电桥组合的光伏功 率单元，图中二极管209、 210为钳位二极管，图中电容器207也是由两只电容器串联组成， 两只电容器的连接点与光伏功率单元的V端口 103连接。该光伏功率单元的其他结构可以参见 图3。实施例l根据当地的日照数据以及光伏电池的种类，在上述四种结构的光伏功率单本文档来自技高网...

【技术保护点】
太阳能发电设备，包括光伏功率单元和计算机主控系统；所述光伏功率单元包括光伏电池组、逆变电桥、通讯及控制模块；所述逆变电桥控制端与通讯及控制模块连接，接收计算机主控系统输出的ＰＷＭ信号，将光伏电池组输出的直流电转换成脉冲电流，并通过输出端Ｕ端口和Ｖ端口输出；其特征在于，Ｎ个光伏功率单元的Ｕ端口和Ｖ端口顺次串联组成光伏功率单元组，各通讯及控制模块与计算机主控系统连接；第一个光伏功率单元的Ｕ端口和最后一个光伏功率单元的Ｖ端口构成该光伏功率单元组的输出端，其输出波形为特定频率的正弦波；所述Ｎ≥２。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁之龙，崔杨，
申请(专利权)人：梁之龙，崔杨，
类型：发明
国别省市：90[]