專利名稱：中壓分布式mppt大功率光伏并網(wǎng)電站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能光伏并網(wǎng)電站技術(shù)。屬太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)主流技術(shù)方案的光伏并網(wǎng)電站(參見機(jī)械工業(yè)出版社《太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制》第64頁)，是將電池板串聯(lián)后形成電池板組串陣列，直接連接到含有最大功率點跟蹤控制電路(MPPT)的逆變并網(wǎng)裝置，由并網(wǎng)裝置將電能輸給電網(wǎng)。構(gòu)成并網(wǎng)裝置中的光伏并網(wǎng)逆變器，最大輸出功率250-1000KW，輸出電壓270V-400V，MPPT在直流回路的工作電壓范圍一般為450V-820V，采用一個MPPT對整個電池板組串陣列進(jìn)行最大功率 點跟蹤控制，由于每個串聯(lián)陣列指配備一個MPPT控制電路，該結(jié)構(gòu)只能保證每個電池板組串的輸出達(dá)到當(dāng)前總的最大功率點，而不能保證每個電池板組串都輸出在各自的最大功率點。由于每個電池板組串的電氣特性離散性和衰減特性的不一致，MPPT只能跟蹤到發(fā)電量較小的電池板組串的輸出功率，使整個光伏并網(wǎng)電站的發(fā)電效率大受影響。這種方案在輸出功率大于1000KW的光伏并網(wǎng)逆變器上無法實現(xiàn)有效控制，系統(tǒng)效率低，傳輸損耗大?，F(xiàn)有一種采用并聯(lián)多支路結(jié)構(gòu)的并網(wǎng)型光伏電站，(參見機(jī)械工業(yè)出版社《太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電及其逆變控制》第65頁)，該方案由電池板組串連接到含有M PPT的DC/DC變換器，然后由多組相同的DC/DC變換器并聯(lián)匯流后連接到集中逆變并網(wǎng)裝置，由并網(wǎng)裝置將電能輸給電網(wǎng)。我們知道，這種結(jié)構(gòu)的電站容量小。當(dāng)要組建大功率光伏并網(wǎng)電站，需用若干個電池板組串并聯(lián)后，連接到DC/DC變換器，由每個DC/DC變換器中的MPPT控制若干組并聯(lián)在一起的電池板組串。其缺點是不能保證并聯(lián)在一起的每個電池板組串的功率輸出都在各自的最大功率點，且存在功率失配及多波峰的問題；此外，受電池板組串絕緣電壓和功率器件工作電壓的限制，導(dǎo)致電站的容量的擴(kuò)大有限。另一方面，由于其每個電池板組串的電氣特性離散性和衰減特性的不一致，MPPT只能跟蹤到發(fā)電量較小的電池板組串的輸出功率，使整個光伏并網(wǎng)電站的發(fā)電效率大受影響。這種光伏并網(wǎng)電站的直流傳輸電壓最高為850V，電站內(nèi)部傳輸損耗大。因此，目前的各種結(jié)構(gòu)的并網(wǎng)型光伏電站均不能解決增大光伏逆變器單機(jī)容量及系統(tǒng)發(fā)電效率低下的問題，也不能構(gòu)成MW級甚至GW級的光伏并網(wǎng)電站。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)電效率高、內(nèi)部傳輸損耗低的中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站。實現(xiàn)本發(fā)明目的的中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站的構(gòu)成包括電池板組串、由若干個含有最大功率點跟蹤控制電路的前級升壓電路單元并聯(lián)組成的前級升壓電路和由并網(wǎng)逆變器及并網(wǎng)升壓變壓器構(gòu)成的集中逆變并網(wǎng)裝置，其特征是所述的前級升壓電路單元由含有最大功率點跟蹤控制電路的斬波升壓電路構(gòu)成，每個前級升壓電路單元與一組電池板組串一一對應(yīng)相接，在所述的前級升壓電路與集中逆變并網(wǎng)裝置之間還設(shè)置有一個后級升壓電路，所述的后級升壓電路由若干個由含有最大功率點跟蹤控制電路的斬波升壓電路與旁路二極管并聯(lián)構(gòu)成的后級升壓電路單元并聯(lián)構(gòu)成，所述的后級升壓電路單元與前級升壓電路一一對應(yīng)連接，后級升壓電路的輸出端與集中逆變并網(wǎng)裝置的輸入端連接。本中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站的工作原理如下I、當(dāng)太陽輻射能彡1%時，本中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站的每一個電池板組串接受太陽光能，轉(zhuǎn)換成直流電后，輸?shù)脚c其一一對應(yīng)連接的前級升壓電路單元，通過前級升壓電路單元中的最大功率點跟蹤控制電路,使電池板組串穩(wěn)定地工作在最大功率點上，前級升壓電路單元中的斬波升壓電路將直流傳輸電壓提升到直流中壓，多個前級升壓電路單元并聯(lián)匯總以增大容量，使得后級升壓電路單元中的旁路二極管導(dǎo)通，電能直接傳送到集中逆變并網(wǎng)裝置逆變、升壓后向電力電網(wǎng)供電。2、當(dāng)太陽輻射能彡I %時，本中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站的每一個電池板組串接受太陽光能，轉(zhuǎn)換成直流電后，由于其傳輸電能匯流后小于前級升壓電路單元中 最大功率點跟蹤控制電路的工作設(shè)定容量，此時旁路二極管呈關(guān)閉狀態(tài)，電池板組串所發(fā)出的直流電經(jīng)前級升壓電路單元匯總后傳輸?shù)胶蠹壣龎弘娐穯卧?，通過后級升壓電路單元中的最大功率點跟蹤控制電路，使電池板組串穩(wěn)定地工作在最大功率點上。后級升壓電路單元中的斬波升壓電路將直流傳輸電壓提升到直流中壓，多個后級升壓電路單元并聯(lián)匯總以增大容量，傳送到集中逆變并網(wǎng)裝置，再由集中逆變并網(wǎng)裝置逆變、升壓后向電力電網(wǎng)供電。從而解決了目前光伏并網(wǎng)電站不能增大光伏逆變器單機(jī)容量、發(fā)電效率低下及弱光發(fā)電難的問題。本發(fā)明的主要優(yōu)點是I、解決了現(xiàn)有并網(wǎng)電站的由多組并聯(lián)電池板組串共用一個MPPT帶來的各種問題，只要有太陽輻射能，均能使電池板組串穩(wěn)定地工作在最大功率點上，即使在弱光條件下也可發(fā)電，從而提高了發(fā)電效率。2、通過斬波升壓電路將直流傳輸電壓提升到直流中壓，增大了單回路直流傳輸系統(tǒng)的傳輸電能；減少了系統(tǒng)內(nèi)部傳輸時的損耗。3、可以滿足中壓光伏逆變器的使用要求，采用中壓光伏逆變器可使光伏逆變器轉(zhuǎn)換效率大大提高，傳輸功率損耗成倍的減小。4、增設(shè)后級升壓電路，通過對設(shè)置在每個后級升壓電路單元中的旁路二極管的導(dǎo)通電壓的設(shè)定，實現(xiàn)強(qiáng)光發(fā)電和弱光發(fā)電模式的自動切換，解決了目前光伏并網(wǎng)電站都不能實現(xiàn)的弱光發(fā)電問題。5、可任意設(shè)置前級升壓電路單元的并聯(lián)回路的個數(shù)以構(gòu)成不同容量的前級升壓電路，因而可以采用對應(yīng)的大容量的逆變器使光伏并網(wǎng)電站實現(xiàn)MW級甚至GW級。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖I本中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式參見圖1，本中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站的構(gòu)成包括電池板組串I、由若干個含有MPPT的前級升壓電路單元2并聯(lián)組成的前級升壓電路A和由并網(wǎng)逆變器4及并網(wǎng)升壓變壓器5構(gòu)成的集中逆變并網(wǎng)裝置C，其特征是所述的前級升壓電路單元2由含有MPPT的斬波升壓電路構(gòu)成，每個前級升壓電路單元2與一組電池板組串I 一一對應(yīng)相接；在所述的前級升壓電路A與集中逆變并網(wǎng)裝置C之間還設(shè)置有一個后級升壓電路B，所述的后級升壓電路B由若干個由含有MPPT的斬波升壓電路與旁路二極管VDb并聯(lián)構(gòu)成的后級升壓電路單元3并聯(lián)構(gòu)成，所述的后級升壓電路單元3與前級升壓電路A —一對應(yīng)連接，后級升壓電路B的輸出端與集中逆變并網(wǎng)裝置的輸入端連接。本實施例的每一個電池板組串I由24個電池板串聯(lián)構(gòu)成。電池板選用235W通用系列多晶娃電池板，其輸出電壓30. 5V。MPPT和斬波升壓電路可借用現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成。每一個電池板組串輸出電壓為732V，輸出功率為5. 64KW，9X6個這樣的電池板組串I并聯(lián)后的
電能匯流后輸入到前級升壓電路A，每個前級升壓電路A的輸出電壓為1150V，輸出功率則為9X6X5. 64KW = 304. 56KW。本實施例共有20個前級升壓電路A，故送至集中逆變并網(wǎng)裝置的總電能為20X304. 56KW = 6091. 2KW。I、當(dāng)太陽輻射能彡I %時，每一個電池板組串I (輸出電壓為732V，輸出功率為5. 64KW)接受太陽光能，轉(zhuǎn)換成直流電后，輸?shù)脚c其一一對應(yīng)連接的前級升壓電路單元2，通過前級升壓電路單元2中的最大功率點跟蹤控制電路，使電池板組串穩(wěn)定地工作在最大功率點上，經(jīng)過前級升壓電路單元2中的斬波升壓電路將直流傳輸電壓提升到直流中壓1150V，多個前級升壓電路單元2并聯(lián)匯總以增大容量，此時設(shè)置在后級升壓電路單元3中的旁路二極管VDb導(dǎo)通，使電能直接傳送到集中逆變并網(wǎng)裝置C中單臺額定功率為5000KW的光伏并網(wǎng)逆變器4，逆變后其輸出電壓為690V的三相交流電，再通過并網(wǎng)升壓變壓器5升壓至交流35KV，向電力電網(wǎng)供電。2、當(dāng)太陽輻射能彡I %時，由9X6個前級升壓電路單元2并聯(lián)構(gòu)成的前級升壓電路A中連接的電池板組串I接受太陽光能，轉(zhuǎn)換成直流電后，由于其傳輸電能匯流后小于前級升壓電路單元中MPPT的工作設(shè)定容量，此時旁路二極管VDb關(guān)閉，前級升壓電路單元2不工作，電池板組串I所發(fā)出的直流電直接傳輸?shù)胶蠹壣龎弘娐穯卧?。后級升壓電路單元中的MPPT開始工作，該電能輸?shù)脚c其一一對應(yīng)連接的后級升壓電路單元3，通過后級升壓電路單元3中的MPPT，使電池板組串穩(wěn)定地工作在最大功率點上，經(jīng)過后級升壓電路單元3中的斬波升壓電路將直流傳輸電壓提升到直流中壓1150V，由20個后級升壓電路單元3并聯(lián)構(gòu)成的后級升壓電路B并聯(lián)匯總以增大容量，將電能傳送到集中逆變并網(wǎng)裝置C中單臺功率為5000KW的光伏并網(wǎng)逆變器4，逆變后其輸出電壓為690V的三相交流電，再通過并網(wǎng)升壓變壓器5升壓至交流35KV，向電力電網(wǎng)供電。本實施例中，與現(xiàn)有光伏并網(wǎng)電站的單臺光伏逆變器功率250KW-1000KW，輸出電壓設(shè)計為三相交流270V-400V相比較，傳輸同樣容量的電能，光伏并網(wǎng)逆變器的數(shù)量成倍減少，整體效率更高、傳輸容量更大，使光伏并網(wǎng)電站能夠?qū)崿F(xiàn)MW級甚至GW級的工程應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站，包括電池板組串、由若干個含有最大功率點跟蹤控制電路的前級升壓電路單元并聯(lián)組成的前級升壓電路和由并網(wǎng)逆變器及并網(wǎng)升壓變壓器構(gòu)成的集中逆變并網(wǎng)裝置，其特征是所述的前級升壓電路單元由含有最大功率點跟蹤控制電路的斬波升壓電路構(gòu)成，每個前級升壓電路單元與一組電池板組串一一對應(yīng)相接，在所述的前級升壓電路與集中逆變并網(wǎng)裝置之間還設(shè)置有一個后級升壓電路，所述的后級升壓電路由若干個由含有最大功率點跟蹤控制電路的斬波升壓電路與旁路二極管并聯(lián)構(gòu)成的后級升壓電路單元并聯(lián)構(gòu)成，所述的后級升壓電路單元與前級升壓電路一一對應(yīng)連接，后級升壓電路的輸出端與集中逆變并網(wǎng)裝置的輸入端連接。
全文摘要
中壓分布式MPPT大功率光伏并網(wǎng)電站，屬太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。其構(gòu)成包括電池板組串、由若干個含有MPPT的前級升壓電路單元并聯(lián)組成的前級升壓電路和集中逆變并網(wǎng)裝置，其特征是所述的前級升壓電路單元由MPPT的斬波升壓電路構(gòu)成，每個前級升壓電路單元與一組電池板組串一一對應(yīng)相接；在所述的前級升壓電路與集中逆變并網(wǎng)裝置之間還設(shè)置有一個后級升壓電路，所述的后級升壓電路由若干個由含有MPPT的斬波升壓電路與旁路二極管并聯(lián)構(gòu)成的后級升壓電路單元并聯(lián)構(gòu)成，所述的后級升壓電路單元與前級升壓電路一一對應(yīng)串聯(lián)連接，后級升壓電路輸出端與集中逆變并網(wǎng)裝置輸入端連接。可使光伏并網(wǎng)電站實現(xiàn)MW級甚至GW級。
文檔編號H02J3/38GK102882233SQ201210384729
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者吳加林 申請人:吳加林