用于太阳能电站的功率变换器组件制造技术

一种用于太阳能电站的功率变换器组件包括升压变换器装置、直流母线装置和控制装置。升压变换器装置包括多个升压变换器组，均具有连接到光伏阵列的直流输入以及至少一个升压变换器单元，升压变换器单元中的每一个均适于递升直流电压并且将递升的直流电压馈送到直流母线装置中，控制装置适于控制升压变换器单元的操作。控制装置适于：(i)监控馈送到每个升压变换器组的输入功率；(ii)基于所述监控，决定针对每个升压变换器组的有效的升压变换器单元的所需数目，并且关闭升压变换器组中的任何多余的升压变换器单元；以及(iii)将每个升压变换器组的有效的升压变换器单元之间的相移调整为基本上等于2π弧度与升压变换器组中有效的升压变换器单元的数目的商的值。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于太阳能电站的功率变换器组件，该功率变换器组件包括 用于提升直流(dc)电压的装置。
技术介绍
太阳能电站生成的功率严重地依赖于日照而波动。因此，设计用于太阳能电站的 功率变换器组件而使得在所有工作条件下工作效率高具有挑战性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于太阳能电站的功率变换器组件，其在全日照 和部分日照下均具有高的工作效率。本技术的目的是通过独立权利要求中限定的功率 变换器组件实现的。在从属权利要求中公开了本技术的优选实施例。本技术基于如下思路控制装置适于在部分载荷操作状况下关闭多余的升压 变换器单元以便于节约能量，并且使单独的有效的升压变换器单元之间的相移最优化。本技术的功率变换器组件的优点在于，通过关闭多余的升压变换器单元而节 约了能量。另一优点在于，通过调整相移实现了较低的波纹电流。此外，调整相移提升了波 纹电流频率并且因此使得EMI滤波更容易。附图说明在下文中将参照附图借助于优选实施例来更详细地描述本技术，在附图中图1示出了具有均连接到分立的光伏阵列的三个变换器模块的功率变换器组件；图2示出了变换器模块的实施例；以及图3示出了具有两个连接到共用光伏阵列的变换器模块的功率变换器组件。具体实施方式图1的功率变换器组件包括升压变换器装置，直流母线装置、逆变器装置和控制 装置。升压变换器装置包括升压变换器组BCB1、BCB2和BCB3。所述升压变换器组中的每 一个均具有连接到分立的光伏阵列的直流输入。升压变换器组BCBl的直流输入连接到光 伏阵列PVAl，升压变换器组BCB2的直流输入连接到光伏阵列PVA2，并且升压变换器组BCB3 的直流输入连接到光伏阵列PVA3。升压变换器组BCB1、BCB2和BCB3中的每一个均包括三 个升压变换器单元，升压变换器单元中的每一个均适于递升(st印up)直流电压并且将递 升的直流电压馈送到直流母线装置中。升压变换器单元的输出并联连接。直流母线装置包括正电压母线BB+和负电压母线BB-。控制装置适于控制升压变 换器单元的操作。每个升压变换器组作为独立的最大功率点跟踪器而操作。此外，控制装 置适于控制每个单独的变换器模块的升压变换器单元，使得所述单独的变换器模块的升压 变换器单元具有相同的占空比。控制装置包括控制单元Cu。控制单元CU和升压变换器单元之间的信号路径未被示出。控制装置适于监控馈送到每个升压变换器组中的输入功率。基于所述监控，控制 装置适于决定针对每个升压变换器组的有效的升压变换器单元的所需数目，并且关闭升压 变换器组中的任何多余的升压变换器单元。有效的升压变换器单元的所需数目指的是所需 用于处理由相应的光伏阵列馈送到升压变换器组中的输入功率的升压变换器单元的数目。控制装置适于将每个升压变换器组的有效的升压变换器单元之间的相移调整为 基本上等于2π弧度与有效的升压变换器单元的数目的商的值。该调整减少了每个升压变 换器组的直流输入中的波纹。逆变器装置包括用于每个变换器模块的逆变器组。变换器模块CMl包括逆变器组 INVl，变换器模块CM2包括逆变器组INV2，并且变换器模块CM3包括逆变器组INV3。每个逆 变器组均适于将直流电压转换为交流电压并且具有连接到直流母线装置的直流电压输入。图2示出了升压变换器组BCB中具有三个升压变换器单元的变换器模块CM。升压 变换器单元BCU1、BCU2和BCU3是常规的两级升压变换器单元。升压变换器组BCB配备有 旁路开关Sbp，其适于由控制装置选择性地控制在打开状态和闭合状态。旁路开关Sbp的闭 合状态旁路掉升压变换器组BCB的所有升压变换器单元，使得输入到升压变换器装置中的 电压在未递升的情况下被直接传导到直流母线装置中。当功率变换器组件的升压变换器组配备有旁路开关时，控制装置优选地适于关闭 其旁路开关处于闭合状态的升压变换器组中所有升压变换器单元。控制装置可以适于监控 每个升压变换器组的输入中的电压并且使所监控的电压高于预定阈值的任何升压变换器 组的旁路开关闭合。图2中示出的变换器模块CM的逆变器组INV是常规的两级三相逆变器级。逆变 器组INV具有三个逆变器分支，即INLl、INL2和INL3。在可替选的实施例中，每个变换器模块均包括多个逆变器组。在该可替选的实施 例中，变换器模块的每个逆变器组均可以配备有旁路开关，其中控制装置适于决定针对变 换器模块的有效的逆变器组的所需数目并且关闭多余的逆变器组。上文已描述了如何管理单独的升压变换器组的升压变换器单元之间的相移。在许 多实施例中，管理不同的变换器模块的升压变换器单元之间的相移也是重要的。该管理使 得能够减少连接到直流母线装置的电容器中的波纹电流。在图2中，连接到直流母线装置 的电容器被标为Q。在一个实施例中，控制装置适于将升压变换器装置的每个开关周期分为多个具有 相等长度的周期片段，所述周期片段的数目等于功率变换器组件中的有效的升压变换器单 元的数目。如果有效的升压变换器单元的数目改变，则开关周期中的周期片段的数目也改 变。控制装置适于从1开始对功率变换器组件的有效的升压变换器组进行顺序编号，以在 第一周期片段的边缘触发第一升压变换器组的第一有效升压变换器单元，以及在具有如下 序号的周期片段的边缘触发每个后继的升压变换器组的第一有效升压变换器单元，该序号 等于其序号小于所述后继的升压变换器组的序号的升压变换器组中有效的升压变换器单 元的总数目。这里给出了管理不同的升压变换器组之间的相移的示例。在某个时刻功率变换 器组件具有四个有效的升压变换器组BCB1’、BCB2’、BCB3’和BCB4’。升压变换器组BCBl ’和升压变换器组BCB2’均具有三个有效的升压变换器单元，升压变换器组BCB3’具有两个 有效的升压变换器单元，而升压变换器组BCB4’仅具有一个有效的升压变换器单元。控制 装置将每个开关周期分为九个(3+3+2+1)具有相等长度的周期片段。控制装置在第一周期 片段的边缘触发升压变换器组BCB1’的第一有效升压变换器单元，在第三周期片段的边缘 触发升压变换器组BCB2’的第一有效升压变换器单元，在第六周期片段的边缘触发升压变 换器组BCB3’的第一有效升压变换器单元，并且在第八周期片段的边缘触发升压变换器组 BCB4’的有效升压变换器单元。BCB1’和BCB2’的升压变换器单元之间的内部相移是120°， 而BCB3’的升压变换器单元之间的内部相移是180°。图3的功率变换器组件包括升压变换器装置、直流母线装置、逆变器装置和控制 装置。升压变换器装置包括安装在两个变换器模块中的六个升压变换器单元。这两个变换 器模块CMCl和变换器模块CMC2均包括三个升压变换器单元。变换器模块CMCl和CMC2具 有连接到共用光伏阵列PVAC的共用直流输入。变换器模块CMCl和CMC2的升压变换器单元适于递升直流电压并且将递升的直流 电压馈送到直流母线装置。控制装置适于监控馈送到变换器模块的共用直流输入中的输入 功率，以基于所述监控的输入功率来决定有效的升压变换器单元的所需数目并且关闭任何 多余的升压变换器单元，并且将有效的升压变换器单元之间的相移调整为基本上等于2 π 弧度与有效的升压变换器单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于太阳能电站的功率变换器组件，包括：升压变换器装置、直流母线装置和控制装置，所述升压变换器装置包括多个升压变换器组，每个升压变换器组均具有适于连接到光伏阵列的直流输入，所述升压变换器组中的每一个均包括至少一个升压变换器单元（ＢＣＵ１、ＢＣＵ２、ＢＣＵ３），所述升压变换器单元（ＢＣＵ１、ＢＣＵ２、ＢＣＵ３）中的每一个均适于递升直流电压并且将递升的直流电压馈送到所述直流母线装置中，所述控制装置适于控制所述升压变换器单元（ＢＣＵ１、ＢＣＵ２、ＢＣＵ３）的操作，其特征在于所述控制装置适于：　　（ｉ）监控馈送到每个升压变换器组的输入功率；　　（ｉｉ）基于所述监控，决定针对每个升压变换器组的有效的升压变换器单元的所需数目，并且关闭所述升压变换器组中的任何多余的升压变换器单元；以及　　（ｉｉｉ）将每个升压变换器组的有效的升压变换器单元（ＢＣＵ１、ＢＣＵ２、ＢＣＵ３）之间的相移调整为基本上等于２π弧度与所述升压变换器组中的有效的升压变换器单元的数目的商的值。

【技术特征摘要】
2009.08.11 EP 09167584.31.一种用于太阳能电站的功率变换器组件，包括升压变换器装置、直流母线装置和 控制装置，所述升压变换器装置包括多个升压变换器组，每个升压变换器组均具有适于连 接到光伏阵列的直流输入，所述升压变换器组中的每一个均包括至少一个升压变换器单元 (B⑶1、B⑶2、B⑶3)，所述升压变换器单元(B⑶1、B⑶2、B⑶3)中的每一个均适于递升直流 电压并且将递升的直流电压馈送到所述直流母线装置中，所述控制装置适于控制所述升压 变换器单元(B⑶1、B⑶2、B⑶3)的操作，其特征在于所述控制装置适于(i)监控馈送到每个升压变换器组的输入功率；( )基于所述监控，决定针对每个升压变换器组的有效的升压变换器单元的所需数 目，并且关闭所述升压变换器组中的任何多余的升压变换器单元；以及(iii)将每个升压变换器组的有效的升压变换器单元(B⑶1、B⑶2、BOTIB)之间的相移 调整为基本上等于2π弧度与所述升压变换器组中的有效的升压变换器单元的数目的商 的值。2.如权利要求1所述的功率变换器组件，其特征在于所述控制装置适于控制所述升压 变换器组(BCB1、BCB2、BCB!3)中的每一个的升压变换器单元(B⑶1、B⑶2、B⑶3)，使得每个 升压变换器组作为独立的最大功率点跟踪器而操作。3.如前面任一权利要求所述的功率变换器组件，其特征在于所述控制装置适于将所述 升压变换器装置的每个开关周期分为多个具有相等长度的周期片段，所述周期片段的数目 等于所述功率变换器组件中有效的升压变换器单元的总数目，所述控制装置进一步适于从 1开始对所述功率变换器组件的有效的升压变换器组进行顺序编号，以在第一周期片段的 边缘触发第一升压变换器组的第一有效升压变换器单元，以及在具有如下序号的周期片段 的边缘触发每个后继的升压变换器组的第一有效升压变换器单元，该序号等于其序号小于 所述后继的升压变换器组的序号的升压变换器组中有效的升压变换器单元的数目。4.如权利要求1至2中任一所述的功率变换器组件，其特征在于所述升压变换器装置 包括用于每个升压变换器组的旁路开关(Sbp)，所述旁路开关(Sbp)适于由所述控制装置选 择性地控制在打开状态和闭合状态，所述旁路开关(Sbp)的闭合状态旁路掉所述升压变换 器组的升压变换器单元，所述控制装置适于作为多余的升压器变换单元而关闭被旁路掉的 升压变换器组的多余的升压变换器单元。5.如权利要求4所述的功率变换器组件，其特征在于所述控制装置适于监控每个升压 变换器组的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼奥·科恰，弗朗西斯科·卡纳莱斯，莱昂纳多奥古斯托·塞尔帕，米科·帕基宁，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：实用新型
国别省市：CH