本发明专利技术涉及用于高效光伏发电站的分布式DC-DC转换器的切换协调。分布式光伏(PV)发电站(50)包括多个分布式dc-dc转换器(54)。这些dc-dc转换器(54)配置成互相协调地切换使得至少一个dc-dc转换器(54)基于来自一个或多个对应的PV模块串的可用总系统电力将电力转移到公共dc总线。由于这些dc-dc转换器(54)的协调切换，将电力转移到公共dc总线的每个dc-dc转换器(54)持续在它的最佳效率范围内操作以及持续优化最大功率点跟踪以便增加该PV发电站(50)的能量产出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大体上涉及光伏( PV)发电站，并且更具体地涉及用于协调与PV模块关联的分布式dc-dc转换器的切换(switching)来产生高效光伏发电站的系统和方法。
技术介绍
光伏电站架构采取从常规中央逆变器系统开始到全分布式系统的若干形式(如在图1-4中示出的)，其的全部可以认为具有多个dc-dc功率转换器。例如，图I图示PV电站架构10，其采用两段中央逆变器12。图2图示PV电站架构20，其采用串组合器分布的dc-dc转换器22。图3图示PV电站架构30，其采用串分布的dc-dc转换器32。图4图示PV电站架构40，其采用模块级分布的dc-dc转换器42。功率转换器设计成在它的运行功率的范围上具有高效率。维持功率转换器在该功率范围内操作将导致明显的能量节约。PV模块在它们操作时间的大部分不在它们的额定功率；因此与它们关联的dc-dc转换器段总是以部分负载并且在许多情况下以轻负载操作。精心设计的功率转换器对于宽的负载范围具有相对恒定的高效率。然而，因为该功率水平变得更小并且因此这些转换器的轻负载效率急剧下降，转换器损耗构成输入功率的较大比例。例如上文描述的分布式PV电站架构具有增加电站的能量产出的益处。由于可以控制成同时操作并且共享产生的电力或在需要时接通以及切断的多个dc-dc或dc-ac转换器的可用性，分布式PV电站架构提供例如更多的操作灵活性。尽管分布式PV电站架构提供增加的能量产出以及操作灵活性，它们在PV发电站中仍遭受在部分和/或轻加载时的降低的功率转换效率。鉴于前述的，存在需要一种操作与PV模块关联的分布式dc-dc转换器来产生更高效的光伏发电站(其减轻由于例如遮蔽、弄脏、不匹配、瞬态事件等引起的损耗影响)的方法。
技术实现思路
根据一个实施例，串级最大功率点分布式光伏(PV)发电站包括一个或多个dc-dc转换器；以及至少一串PV模块，其中每个dc-dc转换器接收来自至少一个对应的PV模块串的电力，并且另外其中至少一个dc-dc转换器配置成基于来自它对应的PV模块串的每个的可用总系统电力将电力转移到公共dc总线，使得将电力转移到公共dc总线的每个dc-dc转换器持续在它的最佳效率范围内操作来增加PV发电站的能量产出。根据另一个实施例，操作串级最大功率点分布式光伏(PV)发电站的方法包括提供一个或多个dc-dc转换器,每个dc-dc转换器接收来自至少一个对应的PV模块串的电力；以及将电力从一个或多个dc-dc转换器中的至少一个转移到公共dc总线，使得从贡献电力的每个dc-dc转换器转移到公共dc总线的电力基于来自它对应的PV模块串的每个的可用总系统电力，并且进一步使得转移电力到公共dc总线的每个dc-dc转换器持续在它的最佳效率范围内操作来增加PV发电站的能量产出。根据再另一个实施例，串级最大功率点分布式光伏(PV)发电站包括多个分布式dc-dc转换器，其配置成互相协调地切换使得至少一个dc-dc转换器基于来自一个或多个对应的PV模块串的可用总系统电力将电力转移到公共dc总线，并且进一步使得转移电力到公共dc总线的每个dc-dc转换器持续在它的最佳效率范围内操作来增加PV发电站的能量产出。附图说明当下列详细说明参照附图阅读时，本专利技术的这些和其他特征、方面和优势将变得更好理解，其中图I图示采用两段中央逆变器的PV电站架构；图2图示采用串组合器分布的dc-dc转换器的PV电站架构；图3图示采用串分布的dc-dc转换器的PV电站架构；图4图示采用模块级分布的dc-dc转换器的PV电站架构；图5图示根据一个实施例的用选择性转换器切换来操作的每串具有单个dc-dc转换器的分布式PV架构；图6是图示根据一个实施例的每串的中央分布式dc-dc转换器与每串具有协调切换的分布式dc-dc转换器之间的效率对比的曲线图；图7是图示根据一个实施例的对于多个不同串转换器的全局MPP扫描定序的时序图；图8图示根据一个实施例的每个组合器箱具有中央控制器的一组选择性切换的串转换器；图9图示根据一个实施例的交错式降压-升压串转换器拓扑；图10图示根据一个实施例的在图9中描绘的交错式降压-升压串转换器在不同的输入功率水平的操作和效率；图11图示常规的两段中央PV逆变器拓扑；图12图示根据一个实施例的在图11中描绘的两段中央PV逆变器的dc-dc段的协调切换；图13是图示根据一个实施例的对于具有用在图12中描绘的协调切换操作的dc-dc段的两段中央PV逆变器的效率曲线的曲线图。尽管上文识别的图形阐述特定实施例，也设想本专利技术的其他实施例(如在论述中指出的)。在所有情况下，该公开通过非限制的代表方式呈现本专利技术的图示实施例。许多其他修改和实施例可以由本领域内技术人员想出，其落入本专利技术的原理的范围和精神内。具体实施例方式本文描述的实施例通过选择性地操作一定数量的dc-dc转换器提供太阳能发电站的增加的功率转换效率，因为每个转换器将经历比所有的转换器一直操作时更高的输入功率用于处理，该数量的dc-dc转换器当在它们的最高效率操作区域中操作时足以操纵由PV模块产生的电力。因此，个体操作转换器效率对于更宽范围的总输入功率将保持更高。PV电站架构采取例如在本文参照图1-4描述的从常规中央逆变器系统开始到全分布式系统的若干形式。在图2-4中描绘的PV电站架构的全部可以认为具有多个dc-dc转换器。转换器的选择性操作在例如在图4中图示的模块级分布的情况下变得不能适用，这是因为它可导致关联的模块的总关机，这与最大化电站能量产出的期望结果相抵触。转换器的选择性操作反而适用于例如在图2-3中图示的全分布式PV电站架构。连接到PV串的dc-dc转换器可以堆叠在串组合器箱52中，该串组合器箱52位于关于例如在图5 (其图示根据一个实施例的用选择性转换器切换操作、每串具有单个dc-dc 转换器54的分布式PV架构50)中描绘的串的中央位置处。电力流通过开关组53控制，这些开关组53可以是半导体装置或机械开关。每个串的终端56通向组合器箱52。基于由这些串馈送的电力的量，操作足够数量的dc-dc转换器54来将电力转移到对应的dc总线58 (即对于部分加载)，一些转换器54切断并且多个串并联来向例如在图5中描绘的其他转换器54馈电。根据一个实施例，本地控制器5 I操作以当若干串连接到每个操作的转换器54时确保在转换器54之间适当的电流共享。与独立操作dc-dc转换器54串相比，当使用适当数量的转换器54的协调切换时，以相等电流共享处理部分电力的串级转换器的系统的效率明显地提高。此外，当与中央高功率dc-dc转换器相比时，协调切换提供了在轻负载时的提闻，这在闻负载条件仍保持稍闻的效率。图6是图示根据一个实施例(其包括一组14个串14，每个以3kWp为额定功率并且连接到串组合器，从而提供总42kWp)的每串的中央分布式dc-dc转换器与采用协调切换的每串的分布式dc-dc转换器之间的效率对比的曲线图60。结果说明当PV电池板产生小于它们额定功率的50%时，采用协调切换的串转换器开始显示系统效率提高；并且该提高当功率减小时显著增加。此外，可以看出选择性切换的dc-dc转换器优于处理低于大约25%的发电容量的该功率的中央dc-dc转换器。对dc-dc转换器的输本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种串级最大功率点分布式光伏PV发电站(50)，包括：一个或多个dc？dc转换器(54)；以及至少一串PV模块，其中每个dc？dc转换器(54)接收来自至少一个对应的PV模块串的电力，并且进一步地，其中至少一个dc？dc转换器(54)配置成基于来自它对应的PV模块串的每个的可用总系统电力将电力转移到公共dc总线(58)，使得将电力转移到所述公共dc总线(58)的每个dc？dc转换器(54)持续在它的最佳效率范围内操作来增加所述PV发电站(50)的能量产出。
【技术特征摘要】
2011.04.29 US 13/0971961.一种串级最大功率点分布式光伏PV发电站(50)，包括 一个或多个dc-dc转换器(54);以及 至少一串PV模块，其中每个dc-dc转换器(54)接收来自至少一个对应的PV模块串的电力，并且进一步地，其中至少一个dc-dc转换器(54)配置成基于来自它对应的PV模块串的每个的可用总系统电力将电力转移到公共dc总线(58)，使得将电力转移到所述公共dc总线(58)的每个dc-dc转换器(54)持续在它的最佳效率范围内操作来增加所述PV发电站(50)的能量产出。2.如权利要求I所述的发电站(50)，其中至少一个dc-dc转换器(54)配置成与对应的ac-dc转换器一起提供两段中央逆变器。3.如权利要求2所述的发电站(50)，其中与对应的ac-dc转换器一起配置成提供两段中央逆变器的每个dc-dc转换器(54)包括交错式降压-升压串转换器拓扑。4.如权利要求I所述的发电站(50)，其中所述一个或多个dc-dc转换器(54)和所述至少一串PV模块一起配置成提供PV模块串组合器分布结构。5.如权利要求I所述的发电站(50)，其中所述一个或多个dc-dc转换器(54)和所述至少一串PV模块一起配置成提供PV模块串分布结构。6.如权利要求I所述的发电站(50)，其进一步包括至少一个组合器箱(52)，每个组合器箱(52)包括 至少一个本地控制单元(51)，其中每个本地控制单元(51)配置成基于经由外部通信总线接收的命令控制从所述一个或多个dc-dc转换器选择的单个dc-...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·阿加米，A·埃拉泽尔，J·A·萨巴特，A·W·加尔布雷思，M·哈夫曼托多罗维奇，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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