[發明專利]一種雙極式光伏系統拓撲結構及其應用

在審

• 申請號: 201410424621.2
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104467653A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 宿季
• 申請（專利權）人: 江蘇永來福實業有限公司
• 主分類號: H02S40/32
• 分類號: H02S40/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光伏發電領域，特別是一種雙極式光伏系統拓撲結構及其應用。

背景技術

太陽能作為一種可持續的清潔能源，有著巨大的開發應用潛力，我國76%的國土光照充沛，光能資源分布較為均勻；與水電、風電、核電等相比，太陽能發電沒有任何排放和噪聲，應用技術成熟，安全可靠；除大規模并網發電和離網應用外，太陽能還可以通過抽水、超導、蓄電池、制氫等多種方式儲存，太陽能+蓄能幾乎可以滿足中國未來穩定的能源需求。

隨著世界能源格局的變更，光伏發電日益成為各國競相研究、大力發展的熱點；光伏陣列和電網之間通過逆變器連接，光伏逆變器是光伏發電不可缺少的能量變換環節，其主要作用是將光伏陣列的直流電轉換為頻率、幅值穩定，符合電網要求的電能，解決了低電壓的穿越問題，通過最大功率點追蹤技術，能夠充分的利用太陽能，進一步提高發電效率。

單個大型光伏電站，內有多臺逆變器，分屬于不同生產廠家，現有光伏電站的直流系統拓撲大多采用單極式，以傳統MW級光伏逆變器系統拓撲為例，為了提高逆變器的功率等級，若采用變流器并聯容易產生環流問題，環流在并聯的變流器之間流動，它的存在增加了損耗，并且降低了系統效率，使功率器件發熱嚴重，甚至燒毀。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種雙極式光伏系統拓撲結構，既能夠同時運行，也能夠單套獨立運行，加強了運行的可靠性，適用于大功率光伏逆變器，最大限度的提高光伏陣列的發電效率，拓寬了逆變器直流電壓輸入范圍，等效提高開關頻率，并降低并網電流的諧波。

為了解決以上技術問題，本發明提供一種雙極式光伏系統拓撲結構，包括正、負直流傳輸線，還包括并聯的兩組光伏逆變器及一升壓變壓器，每組光伏逆變器包括沿直流電壓傳輸方向依次設置的升壓電路、直流母線、三相橋逆變器及交流濾波器，兩組光伏逆變器的輸出端共同連接至升壓變壓器。

技術效果：本發明采用雙極結構，在直流線路發生單極直流故障時，故障極不會產生直流故障的過電流，不影響非故障極的正常運行，此時系統由正常運行模式切換到單極運行模式；在直流線路發生雙極直流故障時，逆變器全部閉鎖，此時直流所連接的光伏陣列與交流電網不再有能量交換。

前述的雙極式光伏系統拓撲結構，所述升壓變壓器為三相三繞組并網變壓器。

本發明還設計了一種雙極式光伏系統拓撲結構的應用方法，選取兩個光伏陣列，具體操作類型如下：

（1）將第一光伏陣列的負極與第二光伏陣列的正極共同接地，第一升壓電路的負輸入端與第二升壓電路的正輸入端共同接地，即第一、第二光伏陣列及第一、第二升壓電路分別串聯接地；

（2）將第一光伏陣列的負極、第二光伏陣列的正極、第一升壓電路的負輸入端及第二升壓電路的正輸入端用電纜相互連接，則只需將第一、第二光伏陣列串聯接地或僅將第一、第二升壓電路串聯接地。

本發明所設計的一種雙極式光伏系統拓撲結構機器應用，既能夠同時運行，也能夠單套獨立運行，加強了運行的可靠性，適用于大功率光伏逆變器，最大限度的提高光伏陣列的發電效率，拓寬了逆變器直流電壓輸入范圍，等效提高開關頻率，并降低并網電流的諧波。

附圖說明

圖1為本發明中串聯點分別接地的示意圖；

圖2為本發明中串聯點電纜連接的示意圖；

圖3為本發明中串聯點電纜連接的示意圖。?

具體實施方式

本發明中+Ud側逆變器和-Ud側逆變器可分別使用不同功率等級逆變電路的并聯，從而實現不同的光伏發電系統拓撲結構，各種電路拓撲結構基本原理相似，只是在逆變回路上有所差別，電路都由以下部分組成：串并聯使用的光伏陣列、直流傳輸線路、光伏逆變器、交流濾波器和并網變壓器；

如圖1所示，本發明所設計的一種雙極式光伏系統拓撲結構，既能夠同時運行，也能夠單套獨立運行，加強了運行的可靠性，適用于大功率光伏逆變器，最大限度的提高光伏陣列的發電效率，拓寬了逆變器直流電壓輸入范圍，等效提高開關頻率，并降低并網電流的諧波。

本發明所設計的雙極式光伏系統拓撲結構中，光伏陣列經過串并聯后形成兩組，兩組間串聯使用，串聯節點G1接地，輸出母線直流電壓正負兩極；光伏逆變器將陣列輸出的雙極性直流電壓逆變成兩路三相交流電壓，該部分包括兩路逆變回路，每個逆變回路由直流電容、直流濾波器、升壓器、PWM逆變器、交流濾波器組成；逆變器的直流側串中性點G2接地，交流側通過濾波器輸出兩路三相電流，接三繞組并網變壓器原邊的兩個繞組。并網變壓器將逆變出的三相交流電壓升壓到10kV或35kV并入大電網；