[實用新型]一種光伏揚水逆變器及光伏揚水系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220504353.1
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN202856652U
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何少強;施洪峰
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市天源新能源有限公司
• 主分類號: H02M7/5395
• 分類號: H02M7/5395
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 高占元

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，并涉及一種光伏揚水逆變器及光伏揚水系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光伏揚水系統(tǒng)主要由光伏揚水逆變器、太陽能光伏陣列和三相交流水泵組成(圖1)，其廣泛運用于農(nóng)林灌溉、荒漠治理、草原畜牧、生活用水、海水淡化、城市水景等光伏水利領(lǐng)域。光伏揚水系統(tǒng)基于蓄電不如蓄水的理念，采用搭建蓄水池而省卻掉蓄電池，以蓄水替代蓄電的方法，既減少系統(tǒng)投資成本又提高了光伏揚水系統(tǒng)設(shè)備的可靠性，同時也避免了蓄電池更換對環(huán)境的污染，做到真正的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。

光伏揚水系統(tǒng)中的核心控制設(shè)備為光伏揚水逆變器，光伏揚水逆變器一方面對系統(tǒng)的運行實施控制和調(diào)節(jié)，將太陽能光伏陣列發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為交流電用以驅(qū)動水泵，另一方面需要根據(jù)日照強度的變化實時調(diào)節(jié)輸出頻率，實現(xiàn)最大功率點跟蹤(Maximum?Power?Point?Tracking，MPPT)。

光伏揚水系統(tǒng)的三相交流水泵在實施變頻調(diào)速控制時，所需要的輸入電壓與水泵電機的轉(zhuǎn)速成正比，在額定轉(zhuǎn)速時需要輸入額定電壓。另一方面，光伏揚水逆變器能夠輸出的最高交流電壓又與逆變器直流母線電壓Vbus成正比，其中與額定交流電壓220V水泵匹配的直流母線電壓最低值為320V，與額定交流電壓380V水泵匹配的直流母線電壓最低值為540V。而目前光伏揚水逆變器的主電路均采用單級逆變的結(jié)構(gòu)(圖2)，即直流母線電壓Vbus等于太陽能光伏陣列的輸出電壓Vpv。所以目前與220V三相交流水泵匹配的的光伏揚水系統(tǒng)，要求太陽能光伏陣列最大功率點電壓超過320V；與380V三相交流水泵匹配的光伏揚水系統(tǒng)，要求太陽能光伏陣列最大功率點電壓超過540V。

采用單級逆變結(jié)構(gòu)的光伏揚水逆變器時，三相交流水泵對光伏陣列高電壓的要求會使光伏揚水系統(tǒng)應(yīng)用于功率較小的系統(tǒng)時，由于需采用多塊小功率光伏組件串聯(lián)才能滿足高電壓的要求，對光伏組件的選取缺少靈活性。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中單級結(jié)構(gòu)的光伏逆變器造成光伏組件的選取缺乏靈活性并影響光伏陣列的輸出電壓與水泵電壓的匹配性的問題，提供一種使光伏陣列輸出電壓的可選范圍變寬進(jìn)而改善系統(tǒng)配置靈活性的光伏揚水逆變器及光伏揚水系統(tǒng)。

本實用新型要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)：提供一種光伏揚水逆變器，連接在水泵和光伏陣列之間且具有MPPT功能，所述光伏揚水逆變器包含：

用于將所述光伏陣列的輸出電壓提升至直流母線電壓的升壓電路，以及

用于對所述直流母線電壓進(jìn)行DC/AC轉(zhuǎn)換并輸出驅(qū)動所述水泵的交流電壓的逆變電路。

在上述光伏揚水逆變器中，所述光伏揚水逆變器還包含用于調(diào)控所述升壓電路的導(dǎo)通占空比以調(diào)控所述升壓電路產(chǎn)生的直流母線電壓的第一MPPT控制器、以及用于對所述逆變電路進(jìn)行PWM控制以調(diào)控所述逆變電路輸出的交流電壓的第一直流母線電壓恒壓控制器。

在上述光伏揚水逆變器中，所述第一MPPT控制器的輸出端連接所述升壓電路、輸入端連接所述光伏陣列；所述第一直流母線電壓恒壓控制器的輸入端連接所述升壓電路、輸出端連接所述逆變電路。

在上述光伏揚水逆變器中，所述光伏揚水逆變器還包含用于對所述逆變電路進(jìn)行PWM控制以調(diào)控所述逆變電路輸出的交流電壓的第二MPPT控制器、用于計算第一直流母線電壓參考值的恒定升壓控制器、和用于調(diào)控所述升壓電路的導(dǎo)通占空比以調(diào)控所述升壓電路產(chǎn)生的直流母線電壓的第二直流母線電壓恒壓控制器。

在上述光伏揚水逆變器中，所述第二MPPT控制器的輸入端連接所述光伏陣列、輸出端連接所述逆變電路和所述恒定升壓控制器，所述恒定升壓控制器的輸入端連接所述第二MPPT控制器、輸出端連接所述第二直流母線電壓恒壓控制器，所述第二直流母線電壓恒壓控制器的輸入端連接所述恒定升壓控制器和所述升壓電路、輸出端連接所述升壓電路。

在上述光伏揚水逆變器中，所述光伏揚水逆變器還包含用于對所述逆變電路進(jìn)行PWM控制以調(diào)控所述逆變電路輸出的交流電壓的第二MPPT控制器、用于設(shè)定最小直流母線電壓參考值的動態(tài)升壓控制器、和用于調(diào)控所述升壓電路的導(dǎo)通占空比以調(diào)控所述升壓電路產(chǎn)生的直流母線電壓的第三直流母線電壓恒壓控制器。

在上述光伏揚水逆變器中，所述第二MPPT控制器的輸入端連接所述光伏陣列、輸出端連接所述逆變電路和所述動態(tài)升壓控制器，所述動態(tài)升壓控制器的輸入端連接所述第二MPPT控制器、輸出端連接所述第三直流母線電壓恒壓控制器，所述第三直流母線電壓恒壓控制器的輸入端連接所述動態(tài)升壓控制器和所述升壓電路、輸出端連接所述升壓電路。