[發明專利]基于直流母線的光伏發電裝置

無效

• 申請號: 201110426083.7
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102427315A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 李玉玲;陳予吒
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02N6/00
• 分類號: H02N6/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及太陽能光伏發電技術領域，具體涉及一種基于直流母線的光伏發電裝置。

背景技術

太陽能是清潔高效的綠色能源，太陽能的推廣應用對世界經濟的持續發展具有重要的意義，通過光伏并網發電系統將太陽能轉換為電能是目前主要的太陽能利用方式之一。根據光伏電池模塊組合方式，目前光伏并網發電系統主要包括集中式、組串(多串)式、模塊集成式三種。

集中式光伏并網發電系統主要由光伏陣列、逆變器及直流母線構成，它是光伏發電系統最早采用的并網形式，該系統中所有的光伏電池板通過串并聯構成一個光伏陣列，該陣列的能量通過一個逆變器集中轉換為交流電。集中式系統的優點是輸出功率可達兆瓦級，單位發電成本低，主要用于光伏電站等功率等級較大的場合。但在集中式光伏并網發電系統結構中，同一陣列光伏電池板串并聯模塊相互影響，進而影響光伏電池板的輸出功率和效率。若光伏陣列中某一個組件被陰影遮擋，該組件不僅不能輸出功率，還會成為系統的負載，引起該組件的發熱，使組件的壽命縮短；另外，這種結構需要高壓直流總線連接逆變器與光伏陣列，增加了成本，降低了安全性。

組串(多串)式光伏并網發電系統是指光伏電池板通過串聯構成光伏組串，每個光伏組串通過一個逆變器實現整串的MPPT和并網。組串式光伏并網發電系統是基于模塊化概念，其優點是各光伏組串不受并聯組串模塊之間的影響，同時減少了光伏電池板最佳工作點與逆變器不匹配的情況，從而增加了發電量。但是，組串(多串)式光伏并網發電系統中的同一串模塊之間仍然會相互影響。

模塊集成式光伏并網發電系統是把DC/AC逆變器和單個光伏電池板集成在一起作為一個交流集成式光伏模塊發電系統，每個集成模塊均有自己獨立的MPPT電路和并網控制電路，各個集成模塊之間互不影響，這樣可以最大程度的發揮光伏器件的效能。除此之外，這種集成式光伏模塊易于標準化，適合批量化生產，降低系統成本。但這種交流逆變器集成式光伏模塊存在兩方面的缺陷：如果逆變器模塊采用DC/AC逆變器，既要實現單個模塊的MPPT，又要實現網側的單位功率因數，控制復雜。當系統功率較大時，需要更多的集成模塊并入電網，價格明顯高于其他結構。如果將集成模塊中的DC/AC逆變器用直流轉換直流變換器來代替，構成具有獨立的、即插即用的直流集成式光伏模塊，該系統繼承了交流集成式光伏模塊系統的大部分優點，而且具有自己的獨特優勢：集成變換器采用直流轉換模塊，不需要交流并網的單位功率因數控制，簡化了系統的結構和實現；直流集成式光伏模塊系統易于實現獨立發電和并網發電兩種運行模式，適用范圍廣；當需要并網發電或給交流負載供電時，在直流集成光伏模塊和交流電網(或交流負載)之間增加一個DC/AC逆變器即可。但在功率較大的場合，同樣需要較多的直流集成光伏模塊，價格較高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種發電效率高、功率損耗少、系統結構靈活、日照強度和溫度適應性好的基于直流母線的光伏發電裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于直流母線的光伏發電裝置，包括電流采集單元、電壓采集單元、用于根據輸入的電流和電壓進行最大功率跟蹤并輸出控制信號的控制單元、用于控制系統工作模式的模式控制單元、驅動電路和分別與直流母線并聯的多個光伏電池組串單元，所述光伏電池組串單元包括電池組串和boost電路，所述電池組串通過boost電路與直流母線相連，所述電流采集單元、電壓采集單元的輸入端分別與所述電池組串相連，所述電流采集單元、電壓采集單元的輸出端分別與控制單元的輸入端相連，所述控制單元的輸出端與模式控制單元相連，所述控制單元的輸出端通過驅動電路與boost電路的開關管相連。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述光伏電池組串單元的數量為n個，所述模式控制單元為n-1個分別與光伏電池組串單元一一對應的n-1個控制開關，所述n-1個控制開關的一端共同與一個光伏電池組串單元的正極相連、另一端分別與對應光伏電池組串單元的正極相連。

所述電池組串的正極輸出端設有二極管。

所述boost電路的輸入端并聯有輸入電容。

各個所述boost電路的輸出端共同通過輸出電容并聯到直流母線。