基于直通与功率变换双模式MLPE组件的光伏系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于直通与功率变换双模式MLPE组件的光伏系统，光伏并网发电系统技术领域，旨在实现功率优化模块自动智能地切换在直通模式和功率变换模式。本发明专利技术的MLPE组件设置有可运行直通模式或功率变换模式的功率优化模块，且根据本地参量信息的特征自动控制在两种模式之间切换，同时后级变换设备可通过控制输入侧电压的方式促使并保持一定数量的MLPE组件处于直通模式，从而利用后级变换设备的MPPT功能及功率优化模块的本地模式控制逻辑，实现减少功率优化模块的高频开关和储能电感的损耗，进而简化光伏系统的能量耦合与提高光伏系统的发电效率，而且还具有降低LCOE和不需要借助高稳定性通信的优点。需要借助高稳定性通信的优点。需要借助高稳定性通信的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于直通与功率变换双模式MLPE组件的光伏系统


[0001]本公开涉及光伏并网发电系统
，具体涉及一种基于直通与功率变换双模式MLPE组件的光伏系统。

技术介绍

[0002]光伏并网发电系统主要是众多光伏组件(Photovoltaic，PV)和并网光伏逆变器构成。其中，由若干光伏组件串联构成光伏组串，再由若干光伏组串分别接入逆变器的直流输入侧构成光伏阵列。在传统的组件不带光伏功率优化器的系统中，逆变器自身或逆变器的DC
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DC变换前级，能够对光伏组串进行最大功率点跟踪（MPPT，Maximum_Power_Point_Tracking）控制。但是，在多种因素下，光伏组串中各组件通常难以配置在一致的功率条件下，因此部分组件将会损失功率。
[0003]MLPE，是组件级电力电子（Module_Level_Power_Electronics）的简称，在光伏系统中，MLPE组件是指能对单个或几个光伏组件进行精细化控制的电力电子设备，主要实现逆变、监控、功率优化、关断等功能。为了提升获取光伏功率的效率，现有的光伏系统中，光伏组串由多个MLPE组件串联构成。通常来说，MLPE组件包括光伏板和功率优化器，功率优化器借助其功率变换的功能使光伏板的输出电力配置在最大功率点，从而有效提高整个光伏系统的发电效率。同时，由于功率优化器的作用，逆变器对直流输入侧的MPPT功能将失去作用。换言之，逆变器在一定范围内以MPPT为目的地控制直流输入侧电压，光伏组串或光伏阵列的总功率将因为已经在最大功率点而保持不变。同时，逆变器的MPPT功能会导致功率优化器的控制紊乱。例如，逆变器控制直流输入侧电压误令功率优化器进入限功率。因此，目前市场上，带MLPE组件的光伏系统中，有些逆变器已经去除了MPPT功能。
[0004]同时，虽然MLPE组件能获得光伏效率提升，但功率优化器中的储能电感，开关器件增加系统的功率损耗。而且，开关器件长期运行在高频开关控制下，使用寿命将有限，这也将增加系统运行维护的成本。此外，开关器件为满足高频使用要求，其最终选用器件的内阻势必会增大，进一步增加系统损耗。
[0005]综上所示，在结合MLPE组件的光伏系统中，需要改进功率优化器和逆变器的控制策略，以解决上述现有技术的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的在于提供一种基于直通与功率变换双模式MLPE组件的光伏系统，在降低平准化度电成本（LCOE）的大前提下，在不需要借助高稳定性通信直接干涉功率优化模块运行的基础上，实现功率优化模块自动智能地切换在直通模式和功率变换模式之间，并将直通模式的优化器维持在一定数量，使得减低优化器的损耗，延长优化器的寿命，并利用后级变换设备的MPPT功能。
[0007]基于相同的专利技术构思，本专利技术的目的还在于提供一种用于上述光伏系统的控制方法，以及一种用于上述光伏系统的光伏逆变器，可实现上述基于直通与功率变换双模式
MLPE组件的光伏系统的技术目的。
[0008]在第一方面，为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种光伏系统，包括：后级变换设备，以及连接于后级变换设备输入侧的至少一光伏组串；光伏组串包括若干数量的MLPE组件，MLPE组件包括光伏单元和功率优化模块，光伏单元输出端耦合在功率优化模块的输入端，每个MLPE组件通过各自功率优化模块的输出端相互串联而构成光伏组串，其中，所述功率优化模块设有本地控制模块；所述本地控制模块用于根据本地参量状态自动控制功率优化模块运行在直通模式或运行在功率变换模式，直通模式的功率优化模块用于将光伏单元的电力直接导通至光伏组串，功率变换模式的功率优化模块用于将光伏单元经功率变换和/或最大功率点跟踪的电力提供给光伏组串；所述后级变换设备设有中央控制模块；所述中央控制模块用于以通讯方式获取处于直通模式的功率优化模块的数量，并且以直通模式的功率优化模块的数量不低于预设数量阈值为目的地控制后级变换设备的输入侧电压，从而间接使得功率优化模块的本地参量状态变化而从功率变换模式切换至直通模式；所述中央控制模块还用于以跟踪光伏组串最大功率点为目的地控制后级变换设备的输入侧电压，以使直通模式的功率优化模块配置在最大功率点。
[0009]上述光伏系统可选的，所述的本地控制模块根据本地参量状态自动控制功率优化模块运行在直通模式或功率变换模式包括：本地控制模块确定功率优化模块处于功率变换模式，本地控制模块根据本地占空比的状态控制功率优化模块是否切换至直通模式：若功率优化模块的运行占空比超出预设占空比阈值，则将功率优化模块从功率变换模式切换至直通模式，若功率优化模块的运行占空比未超出预设占空比阈值，则维持功率优化模块运行在功率变换模式；所述中央控制模块通过控制后级变换设备的输入侧电压改变，促使光伏组串的串电压及各个MLPE组件的功率优化模块输出电压随之改变，从而以间接方式使本地控制模块因运行占空比改变且超出预设占空比阈值而控制功率优化模块从功率变换模式切换至直通模式。
[0010]上述光伏系统可选的，所述中央控制模块用于获取的同一所述光伏组串上每个处于直通模式的功率优化模块的输出电压并计算出其平均值，向输出电压与平均值相差超出预设差值的功率优化模块发送变更模式指令；所述的本地控制模块根据本地参量状态自动控制功率优化模块运行在直通模式或功率变换模式包括：本地控制模块确定功率优化模块处于直通模式，本地控制模块根据本地变更模式指令状态控制功率优化模块是否切换至功率变换模式：若获取变更模式指令，则将功率优化模块从直通模式切换至功率变换模式，若未获取变更模式指令，则将功率优化模块维持在直通模式。
[0011]上述光伏系统可选的，所述的本地控制模块根据本地参量状态自动控制功率优化模块在功率变换模式和直通模式之间切换包括：本地控制模块确定功率优化模块处于直通模式，本地控制模块根据本地直通模式计时状态控制功率优化模块是否切换至功率变换模式：若功率优化模块处于直通模式的时间超出时间阈值，则将功率优化模块从直通模
式切换至功率变换模式，若功率优化模块处于直通模式的时间未超出时间阈值，则维持功率优化模块运行在直通模式。
[0012]上述光伏系统可选的，所述功率优化模块包括直流变换电路和直通电路；所述本地控制模块控制连接于直流变换电路，并用于控制直流变换电路在功率变换模式时将光伏单元经功率变换和/或最大功率点跟踪的电力提供给光伏组串；所述本地控制模块控制连接于直通电路，并用于控制直通电路在直通模式时将光伏单元的电力直接导通至光伏组串。
[0013]上述光伏系统可选的，所述直流变换电路包括耦合到光伏单元的输入端口，耦合到光伏组串的输出端口，第一开关和第二开关，所述第一开关的第一端连接至输入端口的正极，所述第一开关的第二端连接于第二开关的第一端，所述第二开关的第二端连接于输入端口的负极及输出端口的负极，所述第一开关与第二开关之间的中间端口用于耦合到输出端口的正极；所述直通电路包括第三开关，所述第三开关的第一端连接于输入端口的正极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏系统，包括：后级变换设备，以及连接于后级变换设备输入侧的至少一光伏组串(40)；光伏组串(40)包括若干数量的MLPE组件，MLPE组件包括光伏单元(10)和功率优化模块(20)，光伏单元(10)输出端耦合在功率优化模块(20)的输入端，每个MLPE组件通过各自功率优化模块(20)的输出端相互串联而构成光伏组串(40)，其特征在于，所述功率优化模块(20)设有本地控制模块(30)；所述本地控制模块(30)用于根据本地参量状态自动控制功率优化模块(20)运行在直通模式或运行在功率变换模式，直通模式的功率优化模块(20)用于将光伏单元(10)的电力直接导通至光伏组串(40)，功率变换模式的功率优化模块(20)用于将光伏单元(10)经功率变换和/或最大功率点跟踪的电力提供给光伏组串(40)；所述后级变换设备设有中央控制模块(60)；所述中央控制模块(60)用于以通讯方式获取处于直通模式的功率优化模块(20)的数量，并且以直通模式的功率优化模块(20)的数量不低于预设数量阈值为目的地控制后级变换设备的输入侧电压，从而间接使得功率优化模块(20)的本地参量状态变化而从功率变换模式切换至直通模式；所述中央控制模块(60)还用于以跟踪光伏组串(40)最大功率点为目的地控制后级变换设备的输入侧电压，以使直通模式的功率优化模块(20)配置在最大功率点。2.如权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述的本地控制模块(30)根据本地参量状态自动控制功率优化模块(20)运行在直通模式或功率变换模式包括：本地控制模块(30)确定功率优化模块(20)处于功率变换模式，本地控制模块(30)根据本地占空比的状态控制功率优化模块(20)是否切换至直通模式：若功率优化模块(20)的运行占空比超出预设占空比阈值，则将功率优化模块(20)从功率变换模式切换至直通模式，若功率优化模块(20)的运行占空比未超出预设占空比阈值，则维持功率优化模块(20)运行在功率变换模式；所述中央控制模块(60)通过控制后级变换设备的输入侧电压改变，促使光伏组串(40)的串电压及各个MLPE组件的功率优化模块(20)输出电压随之改变，从而以间接方式使本地控制模块(30)因运行占空比改变且超出预设占空比阈值而控制功率优化模块(20)从功率变换模式切换至直通模式。3.如权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述中央控制模块(60)用于获取的同一所述光伏组串(40)上每个处于直通模式的功率优化模块(20)的输出电压并计算出其平均值，向输出电压与平均值相差超出预设差值的功率优化模块(20)发送变更模式指令；所述的本地控制模块(30)根据本地参量状态自动控制功率优化模块(20)运行在直通模式或功率变换模式包括：本地控制模块(30)确定功率优化模块(20)处于直通模式，本地控制模块(30)根据本地变更模式指令状态控制功率优化模块(20)是否切换至功率变换模式：若获取变更模式指令，则将功率优化模块(20)从直通模式切换至功率变换模式，若未获取变更模式指令，则将功率优化模块(20)维持在直通模式。4.如权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述的本地控制模块(30)根据本地参量状态自动控制功率优化模块(20)在功率变换模式和直通模式之间切换包括：本地控制模块(30)确定功率优化模块(20)处于直通模式，本地控制模块(30)根据本地直通模式计时状态控制功率优化模块(20)是否切换至功率变换模式：若功率优化模块(20)处于直通模式的时间超出时间阈值，则将功率优化模块(20)从直通模式切换至功率变换模式，若功率优化模块(20)处于直通模式的时间未超出时间阈值，
则维持功率优化模块(20)运行在直通模式。5.如权利要求1所述的光伏系统，其特征在于，所述功率优化模块(20)包括直流变换电路(21)和直通电路(22)；所述本地控制模块(30)控制连接于直流变换电路(21)，并用于控制直流变换电路(21)在功率变换模式时将光伏单元(10)经功率变换和/或最大功率点跟踪的电力提供给光伏组串(40)；所述本地控制模块(30)控制连接于直通电路(22)，并用于控制直通电路(22)在直通模式时将光伏单元(10)的电力直接导通至光伏组串(40)。6.如权利要求5所述的光伏系统，其特征在于，所述直流变换电路(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维，宋悦，
申请(专利权)人：江苏旭迈思电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：