[發明專利]多級升壓大功率光伏并網電站

無效

• 申請號: 201210408731.0
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN102931679A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 吳加林
• 申請（專利權）人: 吳加林
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及太陽能光伏并網電站技術。屬太陽能應用技術領域。

背景技術

目前國內主流技術方案的光伏并網電站(參見機械工業出版社《太陽能光伏并網發電及其逆變控制》第64頁)，是將電池板串聯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)的逆變并網裝置，由并網裝置將電能輸給電網。構成并網裝置中的光伏并網逆變器，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行最大功率點跟蹤控制，由于每個串聯陣列指配備一個MPPT控制電路，該結構只能保證每個電池板組串的輸出達到當前總的最大功率點，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只能跟蹤到發電量較小的電池板組串的輸出功率，使整個光伏并網電站的發電效率大受影響。這種方案在輸出功率大于1000KW的光伏并網逆變器上無法實現有效控制，系統效率低，傳輸損耗大。

現有一種采用并聯多支路結構的并網型光伏電站，(參見機械工業出版社《太陽能光伏并網發電及其逆變控制》第65頁)，該方案由電池板組串連接到含有MPPT的DC/DC變換器，然后由多組相同的DC/DC變換器并聯匯流后連接到集中逆變并網裝置，由并網裝置將電能輸給電網。我們知道，這種結構的電站容量小。當要組建大功率光伏并網電站，需用若干個電池板組串并聯后，連接到DC/DC變換器，由每個DC/DC變換器中的MPPT控制若干組并聯在一起的電池板組串。其缺點是不能保證并聯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，導致電站的容量的擴大有限。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只能跟蹤到發電量較小的電池板組串的輸出功率，使整個光伏并網電站的發電效率大受影響。這種光伏并網電站的直流傳輸電壓最高為850V，電站內部傳輸損耗大。因此，目前的各種結構的并網型光伏電站均不能解決增大光伏逆變器單機容量及系統發電效率低下的問題，也不能構成MW級甚至GW級的光伏并網電站。

發明內容

為克服現有技術的上述缺點，本發明提供一種發電效率高、內部傳輸損耗低的多級升壓大功率光伏并網電站。

實現本發明目的的多級升壓大功率光伏并網電站的構成包括電池板組串、由若干個含有最大功率點跟蹤控制電路的一級升壓電路單元并聯組成的一級升壓電路和由并網逆變器及并網升壓變壓器構成的集中逆變并網裝置，其特征是所述的一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成，每個一級升壓電路單元與一組電池板組串一一對應相接，在所述的一級升壓電路與集中逆變并網裝置之間還設置有一個二級升壓電路，所述的二級升壓電路由若干個由斬波升壓電路構成的二級升壓電路單元并聯構成，所述二級升壓電路單元與一級升壓電路一一對應連接，二級升壓電路的輸出端與集中逆變并網裝置的輸入端連接。

本發明的多級升壓大功率光伏并網電站的工作原理如下：

本多級升壓大功率光伏并網電站的每一個電池板組串接受太陽光能，轉換成直流電后，輸到與其一一對應連接的一級升壓電路單元，通過一級升壓電路單元中的最大功率點跟蹤控制電路，使電池板組串穩定地工作在最大功率點上，完成一次升壓后并聯匯總以增大容量和提升電壓。再經過二級升壓電路單元進行二級升壓，進一步提高電壓后匯總獲得穩定的大容量、高電壓的電能。再由集中逆變并網裝置逆變、升壓后向電力電網供電。

本發明增加的二次斬波升壓電路，把傳統的一級升壓電路中既要直流穩壓控制又要對電池板組串的最大功率自動跟蹤功能進行了剝離，無論前端的發電量多么的少，電壓多么的低，經過二級升壓后均能夠為集中逆變并網裝置提供其工作所需的穩定直流輸入電壓。從而解決了目前光伏并網電站不能增大光伏逆變器單機容量及發電效率低下的問題。

本發明的主要優點是：

1、解決了現有并網電站的由多組并聯電池板組串共用一個MPPT帶來的各種問題，使電池板組串穩定地工作在最大功率點上，大大提高了發電效率，即使在弱光條件下也可發電。

2、通過增設的二次斬波升壓電路，能夠實現光伏并網逆變器工作所需穩定直流輸入電壓，提高了內部直流系統傳輸電壓，增大了單回路直流傳輸系統的傳輸電能；減少了傳輸電壓較低時的系統內部傳輸時的高損耗；