[發(fā)明專利]分布式光伏系統(tǒng)的安全控制機(jī)制

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210201262.5
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102832636A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J.艾克拉貝;C.佩蒂特;Y.讓讓;A.阿爾梅達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 施耐德電器工業(yè)公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J1/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 史新宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于管理光伏發(fā)電站（photovoltaic?electricity?production?plant）的控制的系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明提出了用于光伏發(fā)電裝備的控制和安全性機(jī)制，所述機(jī)制不需要任何用于其各種部件與彼此通信的集成通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在一種已知的方式中，光伏發(fā)電機(jī)（photovoltaic?generator）由光伏電池板（panel）和逆變器構(gòu)成。逆變器用于將來自光伏電池板的直流電轉(zhuǎn)換為供配電網(wǎng)絡(luò)使用的交流電。

為了形成光伏發(fā)電站，光伏電池板被串聯(lián)連接以增加電壓并形成光伏電池板串（string），所述光伏電池板串并聯(lián)連接以增加電力并形成組（group）。在逆變器的輸入處可以并聯(lián)連接若干個組以形成光伏發(fā)電機(jī)。

光伏電站的這種組織模式顯出各種局限。首先，由于樹、墻等引起的在光伏電池板上的任何陰影將改變電氣特性并降低在其中包括被遮擋的電池板的串的電力生產(chǎn)。因為再也無法保證電壓的平衡，所以這個串將干擾包括其在內(nèi)的組中的其他串。在組成電池板的光伏電池上的塵埃也可以導(dǎo)致此類表現(xiàn)。

此外，形成所述光伏發(fā)電機(jī)的光伏組件（photovoltaic?module）必須總是具有一致的特性。所使用的光伏組件的任何特性上的不匹配都可以導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的生產(chǎn)率的降低，盡管是在一個次要的程度上。

因為電壓是由光伏串或組設(shè)定的，所以另一個缺陷在于即使逆變器停止或處于從配電網(wǎng)絡(luò)斷開的情況下，電壓總是存在于光伏電池板所提供的DC母線上。這增加了電氣安全性問題，例如當(dāng)應(yīng)急小組在電站（plant）上操作時。

為了克服這些約束，一種想法在于將電力轉(zhuǎn)換器與光伏組件組合。借助于這些轉(zhuǎn)換器，實(shí)際上可能降低一個光伏組件對發(fā)電機(jī)的其他組件的生產(chǎn)率的影響。

在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)開發(fā)了包括電力轉(zhuǎn)換器的光伏發(fā)電機(jī)。專利申請US2009/0150005特別描述了這些解決方案。該文獻(xiàn)描述了一種光伏發(fā)電機(jī)，其實(shí)現(xiàn)光伏電池板中所集成的DC/DC電力轉(zhuǎn)換器，且該DC/DC電力轉(zhuǎn)換器并聯(lián)到由所述電池板提供的DC母線。根據(jù)該技術(shù)，使用額外的中央組件經(jīng)由集成于由光伏電池板提供的電力母線中的通信網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動整個電站。專利申請US2009/0150005的公開描述了經(jīng)由所述通信網(wǎng)絡(luò)的光伏組件的控制。

另一已知技術(shù)依賴(rely)DC/DC電力轉(zhuǎn)換器的使用以提高光伏電池板的電壓到由所述電池板提供并由逆變器調(diào)節(jié)的母線電壓，例如在250V到340V之間。每個光伏組件借助通信組件經(jīng)由載波電流通信以便傳送電氣值并接收根據(jù)情況的啟動或停止指令。專利申請WO?2009/082708因此公開了集成通信網(wǎng)絡(luò)的使用，通過載波電流或無線地通信以控制光伏發(fā)電機(jī)的電力轉(zhuǎn)換器。

全部這些已知光伏系統(tǒng)的分布結(jié)構(gòu)的主要缺陷在于光伏電池板中所集成的電子設(shè)備的復(fù)雜性，其導(dǎo)致電力生產(chǎn)上的故障的不利可能。屬于現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)及上述系統(tǒng)依靠于它們的集成通信系統(tǒng)的正確操作，因為正是該系統(tǒng)授權(quán)電力的生產(chǎn)。此功能所需的電子部件因而對系統(tǒng)是關(guān)鍵性的且促使調(diào)低光伏發(fā)電系統(tǒng)的可用性和生產(chǎn)率。

因此本發(fā)明的目的是對現(xiàn)存技術(shù)提出替代解決方案，其通過控制在整個操作階段都具有安全表現(xiàn)且無需求助于通信系統(tǒng)的光伏發(fā)電裝備的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本目的是通過一種用于控制光伏發(fā)電裝備的系統(tǒng)來完成的，其包括：

至少一個DC/DC微轉(zhuǎn)換器，其連接到DC母線和連接到光伏組件；

逆變器，用于將來自所述DC母線的直流電轉(zhuǎn)換為供配電網(wǎng)絡(luò)使用的交流電；

而且，所述至少一個微轉(zhuǎn)換器包括用于獨(dú)立地確定注入到所述DC母線的所述電力電平作為所述DC母線的電壓電平的函數(shù)的裝置；當(dāng)所述DC母線的電壓小于低閾值電壓Va或大于高閾值電壓Vd時，所述至少一個微轉(zhuǎn)換器停止從所述光伏組件向DC母線的電力的注入；而且，根據(jù)本發(fā)明的所述系統(tǒng)包括用于管理所述DC母線的裝置，所述用于管理所述DC母線的裝置被配置以當(dāng)所述DC母線的電壓小于最低電壓Vm時，向所述DC母線注入電力，直到達(dá)到所述最低電壓Vm，從所述最低電壓Vm的電平起，中斷所述電力的注入。

有利地，所述至少一個微轉(zhuǎn)換器被配置以：

當(dāng)DC母線的電壓介于第一電壓Vb和第二電壓Vc之間時，向DC母線注入來自光伏組件的最大電力；

當(dāng)DC母線的電壓小于低閾值電壓Va或大于高閾值電壓Vd時，停止向DC母線注入來自光伏組件的電力；

其中0<Va<Vm<Vb<Vc<Vd。