制器模塊、電源模塊和交流隔離輸出模塊組成，n為多1的整數(shù)； 所述的串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置中最大功率跟蹤模塊的輸入端與 光伏組串的輸出端連接，經(jīng)該最大功率跟蹤模塊對(duì)光伏組串MPPT最大功率跟蹤輸出功率； n個(gè)最大功率跟蹤模塊的輸出端并聯(lián)，并聯(lián)后的n個(gè)最大功率跟蹤模塊輸出端再分別與DC/ AC轉(zhuǎn)換模塊、電源模塊的輸入端并聯(lián)；n個(gè)最大功率跟蹤模塊提供DC/AC轉(zhuǎn)換模塊和電源模 塊的電源；其中電源模塊的輸出與控制器模塊的電源輸入端連接，提供控制器模塊的工作 電源；控制器模塊的采樣輸入端和控制輸出端分別與n個(gè)最大功率跟蹤模塊，以及DC/AC轉(zhuǎn) 換模塊連接；DC/AC轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與交流隔離輸出模塊輸入連接，交流隔離輸出模塊 的輸出與相鄰的串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置輸出串聯(lián)。4. 按照權(quán)利要求3所述的A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣，其特征在于，所述的最大功 率跟蹤模塊由儲(chǔ)能電感、儲(chǔ)能電容、功率開(kāi)關(guān)、續(xù)流二極管、電流傳感器和匯流母排組成； 每一串光伏組串的正輸出端與最大功率跟蹤模塊的正負(fù)輸入端連接，最大功率跟蹤模 塊的正輸入端與儲(chǔ)能電感的一端連接，儲(chǔ)能電感的另一端分別與功率開(kāi)關(guān)的正端和續(xù)流二 極管正極連接，續(xù)流二極管的負(fù)極分別與儲(chǔ)能電容正極、電流傳感器的正輸入端連接；電流 傳感器的負(fù)輸入端與匯流母排正端連接，光伏組串的負(fù)輸入端分別與功率開(kāi)關(guān)的負(fù)端、儲(chǔ) 能電容負(fù)極、匯流母排負(fù)端連接，匯流母排的正、負(fù)端也為最大功率跟蹤模塊的正、負(fù)輸出 端；功率開(kāi)關(guān)的控制端與控制器模塊中的光隔電路對(duì)應(yīng)輸出端連接。5. 按照權(quán)利要求3所述的A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣，其特征在于，所述的DC/AC 轉(zhuǎn)換模塊是由H橋功率驅(qū)動(dòng)電路、匯流母排電壓傳感器、相位監(jiān)測(cè)電壓傳感器和保護(hù)繼電 器組成；H橋功率驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與匯流母排電壓傳感器在匯流母排上并聯(lián)；H橋功率驅(qū) 動(dòng)電路輸出端分別與保護(hù)繼電器開(kāi)關(guān)接點(diǎn)兩端、相位監(jiān)測(cè)電壓傳感器、交流隔離輸出模塊 的輸入端繞組并聯(lián)； 所述的H電橋率驅(qū)動(dòng)電路由相位監(jiān)測(cè)電壓傳感器、4只功率開(kāi)關(guān)管和4只續(xù)流二極管組 成，每只功率開(kāi)關(guān)管有一個(gè)控制輸入端、一個(gè)功率輸入端和一個(gè)功率輸出端；每只功率開(kāi)關(guān) 管的輸入端和輸出端反向并聯(lián)一只續(xù)流二極管；每2只功率開(kāi)關(guān)管串聯(lián)，組成2組H橋臂電 路；每組H橋臂電路中，一只功率開(kāi)關(guān)管功率輸入端與另一只功率開(kāi)關(guān)管的輸出端串聯(lián)，連 接點(diǎn)為H橋臂電路的功率輸出端；2組H橋臂電路的兩端分別為H橋臂電路的正輸入端和 負(fù)輸入端；2組H橋臂電路并聯(lián)組成H橋功率驅(qū)動(dòng)電路，并聯(lián)后的H橋臂電路的正端和負(fù)端 也是H橋功率驅(qū)動(dòng)電路的正端和負(fù)端，2組H橋臂電路的功率輸出端也為H橋率驅(qū)動(dòng)電路的 2個(gè)功率輸出端，4只功率開(kāi)關(guān)管的控制輸入端也是H橋功率驅(qū)動(dòng)電路的4個(gè)控制輸入端。6. 按照權(quán)利要求3所述的A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣，其特征在于，所述的控制 器模塊由CPU、A/D采樣電路、光隔電路、雙向通訊電路和同步電路組成；所述的A/D采樣電 路的輸入端分別對(duì)應(yīng)與每個(gè)最大功率跟蹤模塊的電流傳感器的輸出端連接，同時(shí)也分別與 DC/AC轉(zhuǎn)換模塊的匯流母排、H橋功率驅(qū)動(dòng)電路的相位監(jiān)測(cè)電壓傳感器連接；所述光隔電路 的輸入端與控制器模塊中CPU的I/O端口連接，光隔電路的輸出端分別與每個(gè)最大功率跟 蹤模塊的功率開(kāi)關(guān)控制輸入端、H橋功率驅(qū)動(dòng)電路的4個(gè)控制輸入端和保護(hù)繼電器電路的 控制開(kāi)關(guān)管的控制輸入端連接； 所述的雙向通訊電路一端與控制器模塊中CPU的通訊端口連接，雙向通訊電路另一端 也是串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置的通訊端口，通過(guò)光纖或無(wú)線與星角型并 網(wǎng)平衡控制器PLC中的多機(jī)通訊模塊端口連接，實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù)；所述的同步電路的一端與 控制器模塊中CPU的I/O端口連接，同步電路的另一端也是串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流 功率調(diào)節(jié)裝置的同步輸入端口，通過(guò)光纖或無(wú)線與星角型并網(wǎng)平衡控制器PLC中的時(shí)序控 制模塊輸出端連接，實(shí)現(xiàn)每相交流串聯(lián)式光伏方陣中的串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率 調(diào)節(jié)裝置輸出與該相電網(wǎng)過(guò)零點(diǎn)同步。7. 按照權(quán)利要求3所述的A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣，其特征在于，所述的電源 模塊由DC/DC電源、避雷器和保護(hù)繼電器電路組成；DC/DC電源的輸入端與避雷器的兩端并 聯(lián)；DC/DC電源的輸出端與保護(hù)繼電器電路的輸入端并聯(lián)；所述的保護(hù)繼電器電路由繼電 器和控制開(kāi)關(guān)管組成；控制開(kāi)關(guān)管的功率輸入端也是保護(hù)繼電器電路的負(fù)輸入端，控制開(kāi) 關(guān)管的功率輸出端與繼電器一端連接，繼電器的另一端為保護(hù)繼電器電路的正輸入端，控 制開(kāi)關(guān)管的控制輸入端也是保護(hù)繼電器電路的控制輸入端。8. 按照權(quán)利要求3所述的A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣，其特征在于，所述的交流隔 離輸出模塊由高壓隔離變壓器、兩個(gè)隔離開(kāi)關(guān)和一個(gè)短路開(kāi)關(guān)組成；所述的高壓隔離變壓 器的功率輸入繞組也是交流隔離輸出模塊的輸入端；功率輸出繞組的兩端分別與兩個(gè)隔離 開(kāi)關(guān)的輸入端連接，兩個(gè)隔離開(kāi)關(guān)的輸出端分別與短路開(kāi)關(guān)兩端連接，短路開(kāi)關(guān)兩端是交 流隔離輸出模塊的輸出端，也是串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置輸出端，輸出 電壓為Uac; 所述高壓隔離變壓器功率輸入繞組的兩端與DC/AC轉(zhuǎn)換模塊中H橋功率驅(qū)動(dòng)電路功率 輸出端連接，DC/AC轉(zhuǎn)換模塊將n個(gè)最大功率跟蹤模塊的輸出功率經(jīng)功率輸入繞組耦合到 功率輸出繞組輸出交流功率。9. 按照權(quán)利要求1所述的A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣，其特征在于，所述的星角型 并網(wǎng)平衡控制器由并網(wǎng)交流接觸器、斷路器、電流傳感器、電壓傳感器及PLC控制器組成； 所述的A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣的輸出端通過(guò)斷路器的輸入端與并網(wǎng)點(diǎn)三相電 源連接；斷路器的輸出端和電流傳感器串聯(lián)，并與電壓傳感器、并網(wǎng)交流接觸器輸入并聯(lián)； 并網(wǎng)交流接觸器的輸出與A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣的輸出并聯(lián)，最終A~C三相交 流串聯(lián)式光伏方陣輸出通過(guò)并網(wǎng)交流接觸器、電流傳感器、斷路器與并網(wǎng)點(diǎn)電網(wǎng)三相電源 連接； 所述的PLC控制器包括邏輯分析控制模塊，時(shí)序控制模塊、模擬控制模塊、多機(jī)通信模 塊、輸入控制模塊和輸出控制模塊； 所述的多機(jī)通信模塊分別對(duì)應(yīng)與A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣每相中的串聯(lián)式光伏 方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置控制器模塊中的通訊電路輸入輸出端口連接，實(shí)時(shí)交互數(shù) 據(jù)；PLC控制器依據(jù)控制策略計(jì)算分析，并提供相位、同步時(shí)間及輸出功率數(shù)據(jù)； 所述的時(shí)序控制模塊分別對(duì)應(yīng)與A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣每相中的串聯(lián)式光伏 方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置控制器模塊中的同步電路輸入端子連接，PLC控制器通過(guò) 時(shí)序控制模塊實(shí)時(shí)為A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣每相中的串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交 流功率調(diào)節(jié)裝置提供同步過(guò)零點(diǎn)脈沖； 所述的輸入控制模塊與電流傳感器、電壓傳感器的數(shù)據(jù)輸出端連接，實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)電 壓、電流和頻率變化，并將檢測(cè)并網(wǎng)點(diǎn)三相電源的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析計(jì)算，通過(guò)多機(jī)通信模 塊給出A~C每相交流串聯(lián)式光伏方陣的相位及數(shù)據(jù)信息，通過(guò)時(shí)序控制模塊輸出A~C 每相交流串聯(lián)式光伏方陣的過(guò)零點(diǎn)同步信號(hào)；所述的PLC控制器中的輸出控制模塊與并網(wǎng) 交流接觸器控制端連接，控制并網(wǎng)交流接觸器的通斷。10. 按照權(quán)利要求1至3的任何一項(xiàng)所述的A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣，其特征在 于，對(duì)所述的A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣的控制方法如下： (1) 同步控制 當(dāng)星角型并網(wǎng)平衡控制器監(jiān)測(cè)到每相交流串聯(lián)式光伏方陣中的串聯(lián)式光伏方陣高壓 隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置的最小數(shù)量滿足工作條件時(shí)，星角型并網(wǎng)平衡控制器控制并網(wǎng)交流 接觸器吸合，使A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣并網(wǎng)；星角型并網(wǎng)平衡控制器依據(jù)此A~C 三相交流串聯(lián)式光伏方陣的相位、頻率、電壓數(shù)據(jù)及同步信息，向?qū)?yīng)的串聯(lián)式光伏方陣高 壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置發(fā)送控制數(shù)據(jù)及同步脈沖信號(hào)，串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功 率調(diào)節(jié)裝置依據(jù)此數(shù)據(jù)及同步脈沖信號(hào)，控制H橋功率驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)交流隔離輸出模塊交流 輸出； (2) 三相平衡控制 當(dāng)部分光伏組件輸出功率出現(xiàn)波動(dòng)，造成A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣失去平衡時(shí)， 或當(dāng)某個(gè)串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置輸入光伏組串功率低于串聯(lián)式光伏 方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)功率，星角型并網(wǎng)平衡控制器將根據(jù)獲取的 每個(gè)串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置的數(shù)據(jù)，調(diào)整串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交 流功率調(diào)節(jié)裝置輸出功率，將沒(méi)有輸出的多余功率保存在對(duì)應(yīng)串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交 流功率調(diào)節(jié)裝置的儲(chǔ)能電容中；當(dāng)某一相交流串聯(lián)式光伏方陣待輸出功率相對(duì)另兩相交流 串聯(lián)式光伏方陣待輸出功率相差大于串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置最大輸 出功率時(shí)，則對(duì)待輸出功率大的單相交流串聯(lián)式光伏方陣作為冗余處理；當(dāng)某一相交流串 聯(lián)式光伏方陣待輸出功率相對(duì)其余兩相交流串聯(lián)式光伏方陣待輸出功率偏低時(shí)，星角型并 網(wǎng)平衡控制器依據(jù)歷史控制數(shù)據(jù)啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的冗余串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié) 裝置工作； 當(dāng)A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣的其中一相低于A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣的 下限功率時(shí)，星角型并網(wǎng)平衡控制器控制所有串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置 停止輸出，并控制并網(wǎng)交流接觸器斷開(kāi)； (3) 功率優(yōu)化控制 當(dāng)串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入正常工作模式時(shí)，由于云的無(wú)規(guī)律 遮擋造成逆變器輸出功率不同，使A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣中的串聯(lián)式光伏方陣高 壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置的輸出功率也不同；星角型并網(wǎng)平衡控制器分別將A~C三相交 流串聯(lián)式光伏方陣中每相交流串聯(lián)式光伏方陣的所有串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率 調(diào)節(jié)裝置的輸出功率求和，計(jì)算出每相交流串聯(lián)式光伏方陣電流，再將每相交流串聯(lián)式光 伏方陣中的每一個(gè)串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置的輸出功率除以該相交流 串聯(lián)式光伏方陣電流，計(jì)算出每一個(gè)串聯(lián)式光伏方陣尚壓隔尚裝置的輸出電壓，以該輸出 電壓作為該相交流串聯(lián)式光伏方陣功率的優(yōu)化電壓；星角型并網(wǎng)平衡控制器將所述的優(yōu)化 電壓對(duì)應(yīng)傳輸?shù)矫肯嘟涣鞔?lián)式光伏方陣的每個(gè)串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié) 裝置中，使所有串聯(lián)式光伏方陣的高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置輸出電壓之和等于并網(wǎng)點(diǎn)交 流電壓；如在無(wú)云遮擋時(shí)，每相交流串聯(lián)式光伏方陣中串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率 調(diào)節(jié)裝置輸出功率相同，同時(shí)星角型并網(wǎng)平衡控制器分配到每相交流串聯(lián)式光伏方陣中每 個(gè)串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置的輸出電壓也相等，輸出的優(yōu)化電壓=并網(wǎng) 點(diǎn)交流電壓/串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置串聯(lián)個(gè)數(shù)； (4) 意外故障控制 當(dāng)電網(wǎng)突發(fā)斷電，或星角型并網(wǎng)平衡控制器意外停止工作時(shí)，或通訊數(shù)據(jù)或同步脈沖 中斷時(shí)，或輸出電流Iacs減小到A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣工作電流下限值時(shí)，串聯(lián) 式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置進(jìn)入默認(rèn)工作狀態(tài)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)A~C三相交 流串聯(lián)式光伏方陣的相位、頻率、電壓及同步脈沖信息； 當(dāng)A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣中的某個(gè)串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝 置出現(xiàn)故障時(shí)： 1) 當(dāng)串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置DC/AC轉(zhuǎn)換模塊損壞，在<5ms的時(shí)間 內(nèi)沒(méi)有功率輸出，此時(shí)串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置的控制器模塊監(jiān)測(cè)輸出 功率與星角型并網(wǎng)平衡控制器下發(fā)的功率數(shù)據(jù)不同時(shí)，所述的控制器模塊快速控制保護(hù)繼 電器開(kāi)關(guān)接點(diǎn)閉合，并上傳故障數(shù)據(jù)到星角型并網(wǎng)平衡控制器； 2) 當(dāng)某路光伏組串出現(xiàn)短路、斷路時(shí)，串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置的 控制器模塊控制該最大功率跟蹤模塊停止工作，并將故障信息上傳到星角型并網(wǎng)平衡控制 器； (5) 串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置冗余及故障恢復(fù)后啟動(dòng)控制 當(dāng)A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣正常工作時(shí)，星角型并網(wǎng)平衡控制器獲得某相交流 串聯(lián)式光伏方陣需啟動(dòng)冗余，或需要啟動(dòng)故障恢復(fù)后的串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率 調(diào)節(jié)裝置時(shí)，星角型并網(wǎng)平衡控制器向該串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置下傳 對(duì)應(yīng)的A~C三相交流串聯(lián)式光伏方陣的相位、頻率和電壓信息，串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離 交流功率調(diào)節(jié)裝置中控制器模塊依據(jù)收到的相位、頻率、電壓數(shù)據(jù)及同步脈沖，控制H電橋 功率驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)交流隔離輸出模塊輸出交流功率。
【專利摘要】一種A～C三相交流串聯(lián)式光伏方陣，由三個(gè)單相交流串聯(lián)式光伏方陣和星角型并網(wǎng)平衡控制器組成。三個(gè)單相交流串聯(lián)式光伏方陣通過(guò)角型連接或星型連接組成角型三相交流串聯(lián)式光伏方陣或星型三相交流串聯(lián)式光伏方陣。單相交流串聯(lián)式光伏方陣由m臺(tái)串聯(lián)式光伏方陣高壓隔離交流功率調(diào)節(jié)裝置串聯(lián)組成，m為≥1的整數(shù)。三相交流串聯(lián)式光伏方陣與星角型并網(wǎng)平衡控制器的一端連接；星角型并網(wǎng)平衡控制器的另一端與并網(wǎng)點(diǎn)電網(wǎng)三相交流電源連接。三相交流串聯(lián)式光伏方陣在星角型并網(wǎng)平衡控制器控制下，協(xié)調(diào)三相交流串聯(lián)式光伏方陣平衡輸出。
【IPC分類】H02S10/00, H02S40/30
【公開(kāi)號(hào)】CN105207607
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510603829
【發(fā)明人】王哲, 許洪華
【申請(qǐng)人】北京科諾偉業(yè)科技股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月21日