[發明專利]光伏逆變器的高動態DC電壓控制器

有效

• 申請號: 201280038485.2
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN103733464B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 卡爾·凱瑟
• 申請（專利權）人: 施耐德電氣太陽能逆變器美國股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 周靖,鄭霞

技術領域

本申請涉及光伏逆變器的高動態DC-電壓控制器。

背景技術

光伏系統使用太陽能電池將光轉換為電。典型的光伏系統包括多個部件，包括光伏電池、機械的和電的連結、固定件以及用于調節和/或修改光伏系統產生的電流的控制器。

本文使用以下術語描述光伏系統的各種部件和/或運行方面：

PV光伏

DC直流電

AC交流電

I_sc短路電流

V_oc開路電壓

P_max 太陽能電池陣列最大輸出功率

V_max 太陽能電池陣列在最大輸出功率時的輸出電壓

I_max 太陽能電池陣列在最大輸出功率時的輸出電流

圖1是普通光伏發電系統100的方框圖。PV發電系統100包括太陽能電池陣列101，其包括一個或多個將光轉換為DC電壓的太陽能電池(也被稱為光伏電池)。太陽能電池是固態裝置，其通過光電效應直接將太陽能轉換為電能。太陽能電池陣列101被耦合到DC開關102。DC開關102可被閉合以連結太陽能電池陣列101到DC電容器組104，或可被打開以從DC電容器組104斷開太陽能電池陣列101。當DC開關102被閉合，且太陽能電池陣列101正在發電，太陽能電池陣列101可提供電力以充電DC電容器組104。

DC電容器組104被連結到逆變器105。逆變器105將來自電容器組104的DC電壓輸出轉換成3-相(或者在某些情況為2-相)脈沖AC電壓。逆變器105輸出脈沖AC電流到濾波器106。濾波器106通過逆變器105將脈沖AC電流輸出轉換為正弦AC電壓。然后，正弦AC電壓可被輸出到電源電網109。如果AC電源開關107被閉合，被濾波器106輸出的正弦AC電壓被電力變壓器108接收。電力變壓器108使得PV系統100輸出的電壓轉變為電網電壓。這個配置允許PV系統100在電源電網109上輸出電。被光伏系統100輸出的電壓不比電網電壓高。逆變器105可有強制性的過渡時期，在這個時期由太陽能電池陣列101提供的DC電壓必定由初始起始電壓逐漸上升到運行電壓。

圖2示出了光伏電池的特性圖。該圖是典型的PV電池的電流-電壓(I-V曲線)。V_oc代表太陽能電池或太陽能電池陣列的輸出電壓，其中沒有負載連結到PV電池或電池陣列。在圖1所示的實施例中，當DC開關102被打開時，因為太陽能電池陣列101不連結負載(電網109)，V_oc代表太陽能電池陣列101的輸出電壓。

I_sc的值代表存在短路的時候，PV電池或電池陣列產生的電流。從圖2的圖可看到，存在一個最大電壓V_max，在這個最大電壓V_max處PV電池或電池陣列產生最大的功率P_max。在典型的光伏系統中，例如PV發電系統100，逆變器105包括DC電壓控制器(未示出)，其控制PV電池或電池陣列提供的DC電壓(V_DC)以在最大功率點操作PV電池或電池陣列。電網電壓和PV電池或電池陣列的V_max一般不會改變得非常快，因此DC-電壓控制器一般并不一定動態地響應于這些電壓的快速改變。