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      一種具有交直流動態(tài)調節(jié)功能的光伏逆變器的制作方法

      文檔序號:12372944閱讀:247來源:國知局
      一種具有交直流動態(tài)調節(jié)功能的光伏逆變器的制作方法與工藝

      本發(fā)明屬于太陽能光伏發(fā)電領域,具體涉及一種具有交直流動態(tài)調節(jié)功能的光伏逆變器。



      背景技術:

      隨著太陽能發(fā)電技術的不斷進步,光伏發(fā)電系統(tǒng)從簡單的離網光儲逆變器一體機到集中式并網光伏逆變器;隨著太陽能發(fā)電規(guī)模的不斷擴大,集中式逆變器的功率也不斷增加,光伏組件以多個組串并聯與集中式逆變器連接,統(tǒng)一進行MPPT最大功率跟蹤,其系統(tǒng)構造如圖1(a)所示,這樣一個500KW的光伏發(fā)電系統(tǒng),只要一臺500KW集中式逆變器即可,并網簡單成本低,但是,由于光伏板產品本身一致性的差別和運行后受環(huán)境的影響,造成組串之間的不均勻性,影響了MPPT的整體精度和光伏發(fā)電的效率;進而出現了組串式逆變器,每一個光伏板組串一臺逆變器,其系統(tǒng)構造如圖1(b)所示,這樣可以改善MPPT的整體精度和光伏發(fā)電的效率問題,但是同樣一個500KW的光伏發(fā)電系統(tǒng),需要20臺25KW組串式逆變器并接上網,增加了成本也增加了電網調控的復雜性;針對上述技術狀況,又出現了集散式逆變器,其系統(tǒng)構造如圖1(c)所示,直流側采用組串式提高MPPT的整體精度和光伏發(fā)電的效率,直流變換成交流采用集中式逆變,綜合了集中式和組串式兩個技術方案的特點進行取舍,構成了集散式逆變器,得到了組串式的效率又比組串式成本低。

      上述分析了光伏逆變器在規(guī)?;柲馨l(fā)電系統(tǒng)應用中的兩個重要因素,即投資成本和發(fā)電效率,可以看到近來出現的集散式逆變器技術方案具有一定的取舍靈活性和綜合優(yōu)勢。我們需要在組串式和集中式成本范圍內即同等投資成本的基礎上去研究提高效率是比較合理的。

      對于并網光伏逆變器的效率與效果的影響,主要有三個方面,其一是直流側MPPT最大功率跟蹤,集中式光伏逆變器構成的500KW系統(tǒng)效率可以做到95.x%以上,組串式光伏逆變器構成的500KW系統(tǒng)效率可以做到97.x%以上,兩者相差2%-3%,對于一個運營25年的10MWp的光伏電站來講,1%的效率意味著337.5萬元收益,即峰值光照按每年1500小時計算,每KWh電價按0.9元計算,則0.01*1500*25*10000*0.9=3375000元;

      其二是逆變器直流側電壓工作范圍,范圍寬可以增加發(fā)電時間,可以更多的利用早晚光照時間,如果光伏發(fā)電系統(tǒng)每天早晚能夠增加相當于1分鐘的發(fā)電,對于一個運營25年的10MWp的光伏電站來講,增加1分鐘的發(fā)電意味著在電站壽命期增加136.88萬元收益,即峰值光照按每年1500小時計算,每KWh電價按0.9元計算,則1/60*365*25*10000*0.9=1368750元;

      其三是逆變電路本身的最佳出力工作區(qū)間,眾所周知設計人員會考慮安排較低出力的功率區(qū)間,逆變電路效率較低,現有集中式、組串式、集散式的技術方案其光伏逆變器最大效率都會≥99.x%,而加權效率均會<97%,這說明較低出力的功率區(qū)間逆變電路效率減小了2%以上;另外光伏早晚時段初期和末期發(fā)電功率較小,在西北地區(qū)早上07:30至09:30、下午15:30至19:30,一天14個光照時間中有4個小時以上發(fā)電功率小于50%,而逆變器需要達到一定功率后才運行發(fā)電并在大功率運行時效率才能達到97%以上。

      綜上所述,單級的組串式逆變器是解決其一技術問題,組串式采用兩級設計成本會更高;集散式逆變器直流側單獨一級,可以解決其一技術問題的同時解決其二技術問題,提高發(fā)電效率同時相對于組串式逆變器降低了成本;但是其三的技術問題沒有得到解決。



      技術實現要素:

      為了解決上述其三技術問題,進一步提高光伏逆變器發(fā)電效率,本發(fā)明提出一種具有交直流動態(tài)調節(jié)功能的光伏逆變器,包括第一光伏組串接入端口、第二光伏組串接入端口、第N光伏組串接入端口、第一DC/DC及MPPT模塊、第二DC/DC及MPPT模塊、第NDC/DC及MPPT模塊、第一直流選通電路、第二直流選通電路、第N直流選通電路、第一直流母線、第二直流母線、總線、第一DC/AC模塊、第二DC/AC模塊、第一交流選通電路、第二交流選通電路、主控模塊、內部電源、操控面板、計時模塊、交流連接端口;

      并且由交流連接端口連接第一交流選通電路及順次連接第一DC/AC模塊、第一直流母線以及通過第一直流母線分別連接第一直流選通電路、第二直流選通電路、第N直流選通電路,再分別由第一直流選通電路順次連接第一DC/DC及MPPT模塊和第一光伏組串接入端口、第二直流選通電路順次連接第二DC/DC及MPPT模塊和第二光伏組串接入端口、第N直流選通電路順次連接第N DC/DC及MPPT模塊和第N光伏組串接入端口,構成第一光伏發(fā)電逆變電力路徑;

      由交流連接端口(12)連接第二交流選通電路及順次連接第二DC/AC模塊、第二直流母線以及通過第二直流母線分別連接第一直流選通電路、第二直流選通電路、第N直流選通電路,再分別由第一直流選通電路順次連接第一DC/DC及MPPT模塊和第一光伏組串接入端口、第二直流選通電路順次連接第二DC/DC及MPPT模塊和第二光伏組串接入端口、第N直流選通電路順次連接第N DC/DC及MPPT模塊和第N光伏組串接入端口,構成第二光伏發(fā)電逆變電力路徑;

      主控模塊與操控面板和計時模塊相連接并通過總線分別連接第一DC/DC及MPPT模塊、第二DC/DC及MPPT模塊、第NDC/DC及MPPT模塊、第一 直流選通電路、第二直流選通電路、第N直流選通電路、第一DC/AC模塊、第二DC/AC模塊、第一交流選通電路、第二交流選通電路,構成逆變系統(tǒng)控制鏈路;

      內部電源分別連接第一直流母線、第二直流母線以及主控模塊,構成逆變系統(tǒng)內部電力路徑;

      其特征是,多個DC/DC及MPPT模塊和光伏組串接入端口與接入的光伏組串相對應并且多個DC/DC及MPPT模塊的額定功率之和≤第一DC/AC模塊和第二DC/AC模塊的額定功率之和;主控模塊根據計時模塊數據判斷光伏發(fā)電時間段,并且比對多個DC/DC及MPPT模塊的發(fā)電功率之和,當多個DC/DC及MPPT模塊的發(fā)電功率之和≤第一DC/AC模塊和第二DC/AC模塊的額定功率之和時,主控模塊根據設備狀況選擇控制能夠正常運行的第一光伏發(fā)電逆變電力路徑或第二光伏發(fā)電逆變電力路徑之一導通運行;否則主控模塊控制能夠正常運行的第一光伏發(fā)電逆變電力路徑和第二光伏發(fā)電逆變電力路徑同時導通運行。

      通過本發(fā)明一種具有交直流動態(tài)調節(jié)功能的光伏逆變器的技術方案,可以有效改善較低出力的功率區(qū)間,逆變電路效率較低的缺陷,并且可以在光伏早晚時段初期和末期發(fā)電功率較小的時間段提前運行發(fā)電,有效解決這一時段的棄電和減少較低出力的功率區(qū)間逆變電路的自耗電能。

      附圖說明

      圖1是現有技術方案光伏逆變器的系統(tǒng)構造原理示意圖。

      圖2是一種具有交直流動態(tài)調節(jié)功能的光伏逆變器的系統(tǒng)構造原理示意圖。

      具體實施方式

      作為實施例子,結合附圖對本發(fā)明的一種具有交直流動態(tài)調節(jié)功能的光伏逆變器給予說明,但是,本發(fā)明的技術與方案不限于本實施例子給出的內容。

      附圖給出了一種具有交直流動態(tài)調節(jié)功能的光伏逆變器的系統(tǒng)構造原理示意圖。由附圖所示,本發(fā)明提出的一種具有交直流動態(tài)調節(jié)功能的光伏逆變器,包括第一光伏組串接入端口(1a)、第二光伏組串接入端口(1b)、第N光伏組串接入端口(1n)、第一DC/DC及MPPT模塊(2a)、第二DC/DC及MPPT模塊(2b)、第NDC/DC及MPPT模塊(2n)、第一直流選通電路(3a)、第二直流選通電路(3b)、第N直流選通電路(3n)、第一直流母線(4a)、第二直流母線(4b)、總線(5)、第一DC/AC模塊(6a)、第二DC/AC模塊(6b)、第一交流選通電路(7a)、第二交流選通電路(7b)、主控模塊(8)、內部電源(9)、操控面板(10)、計時模塊(11)、交流連接端口(11);

      并且由交流連接端口(12)連接第一交流選通電路(7a)及順次連接第一DC/AC模塊(6a)、第一直流母線(4a)以及通過第一直流母線(4a)分別連接第一直流選通電路(3a)、第二直流選通電路(3b)、第N直流選通電路(3n),再分別由第一直流選通電路(3a)順次連接第一DC/DC及MPPT模塊(2a)和第一光伏組串接入端口(1a)、第二直流選通電路(3b)順次連接第二DC/DC及MPPT模塊(2b)和第二光伏組串接入端口(1b)、第N直流選通電路(3n)順次連接第N DC/DC及MPPT模塊(2n)和第N光伏組串接入端口(1n),構成第一光伏發(fā)電逆變電力路徑;

      由交流連接端口(12)連接第二交流選通電路(7b)及順次連接第二DC/AC模塊(6b)、第二直流母線(4a)以及通過第二直流母線(4b)分別連接第一直流選通電路(3a)、第二直流選通電路(3b)、第N直流選通電路(3n),再分別由第一直流選通電路(3a)順次連接第一DC/DC及MPPT模塊(2a)和 第一光伏組串接入端口(1a)、第二直流選通電路(3b)順次連接第二DC/DC及MPPT模塊(2b)和第二光伏組串接入端口(1b)、第N直流選通電路(3n)順次連接第N DC/DC及MPPT模塊(2n)和第N光伏組串接入端口(1n),構成第二光伏發(fā)電逆變電力路徑;

      主控模塊(8)與操控面板(10)和計時模塊(11)相連接并通過總線(5)分別連接第一DC/DC及MPPT模塊(2a)、第二DC/DC及MPPT模塊(2b)、第NDC/DC及MPPT模塊(2n)、第一直流選通電路(3a)、第二直流選通電路(3b)、第N直流選通電路(3n)、第一DC/AC模塊(6a)、第二DC/AC模塊(6b)、第一交流選通電路(7a)、第二交流選通電路(7b),構成逆變系統(tǒng)控制鏈路;

      內部電源(9)分別連接第一直流母線(4a)、第二直流母線(4b)以及主控模塊(8),構成逆變系統(tǒng)內部電力路徑;

      其特征是,多個DC/DC及MPPT模塊(2n)和光伏組串接入端口(1n)與接入的光伏組串相對應并且多個DC/DC及MPPT模塊(2n)的額定功率之和≤第一DC/AC模塊(6a)和第二DC/AC模塊(6b)的額定功率之和;主控模塊(8)根據計時模塊(11)數據判斷光伏發(fā)電時間段,并且比對多個DC/DC及MPPT模塊(2n)的發(fā)電功率之和,當多個DC/DC及MPPT模塊(2n)的發(fā)電功率之和≤第一DC/AC模塊(6a)和第二DC/AC模塊(6b)的額定功率之和時,主控模塊(8)根據設備狀況選擇控制能夠正常運行的第一光伏發(fā)電逆變電力路徑或第二光伏發(fā)電逆變電力路徑之一導通運行;否則主控模塊(8)控制能夠正常運行的第一光伏發(fā)電逆變電力路徑和第二光伏發(fā)電逆變電力路徑同時導通運行。

      通過本發(fā)明一種具有交直流動態(tài)調節(jié)功能的光伏逆變器的技術方案,在成本基本上不增加的情況下,兼顧了集散式光伏逆變器的優(yōu)點的同時,可以有 效改善較低出力的功率區(qū)間,逆變電路效率較低的缺陷;在西北地區(qū)早上07:30至09:30、下午15:30至19:30,一天14個光照時間中有4個小時以上發(fā)電功率小于50%,而逆變器需要達到一定功率后才運行發(fā)電并在大功率運行時效率才能大大97%以上;本發(fā)明可以在光伏早晚時段初期和末期發(fā)電功率較小的時間段提前運行發(fā)電,而且是二分之一逆變器在工作,大大減少了系統(tǒng)損耗,有效解決這一時段的棄電和減少較低出力的功率區(qū)間逆變電路的自耗電能,增加了投資收益。

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