[發明專利]一種光伏智能電源

在審

• 申請號: 201410673766.6
• 申請日: 2014-11-21
• 公開（公告）號: CN104393833A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 馮江華;蹇芳;吳強;郭積晶;吳恒亮;張洪浩;陳藝峰;唐海燕;王南;趙香桂;劉昭翼;李少龍;張蓉
• 申請（專利權）人: 南車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: H02S40/30
• 分類號: H02S40/30;H02S40/36;H02H9/08
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;周長清

技術領域

本發明主要涉及到光伏發電技術領域，特指一種適用于光伏發電系統的光伏智能電源。

背景技術

在正常工作情況下，光伏電池的U-I和P-I特性曲線隨輻照度和溫度變化且呈現出典型的非線性特性。由于單個光伏組件輸出電壓電流低，工程中將多個光伏組件串并連接后再進行電能變換。此時，云層或其他物體對電池板的遮擋、組件溫度和布局方位的不一致等諸多因素會導致光伏組串的功率失配，MPPT控制方式(最大功率點跟蹤：maximum?power?point?tracking，即令分布式發電系統保持在其最大功率輸出狀態)是解決這一問題的通用手段。

目前，傳統解決電站級光伏陣列寬輸入范圍內的MPPT方式是使用組串型逆變器，組串型逆變器內部含升壓模塊和逆變模塊。這種方式和結構的缺點是：成本較高，單機功率小，輸出交流的并聯結構使接線復雜化，多級并聯的電網適應能力較差。同時，在目前的光伏電站中，還進一步逐步重視直流電弧的保護和光伏陣列PID效應(電勢誘發衰減：potential?induced?degradation，即組件和邊框之間的偏壓而引起電池的衰減現象)的抑制，其缺點是要實現這些功能必須額外增加相應單獨的裝置，成本較高。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種可支持MPPT控制、能有效檢測電弧并啟動保護、能保證逆變器的正常運行、提高發電系統可靠性的光伏智能電源。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種光伏智能電源，包括多個單元模塊及通訊單元、控制單元，所有的單元模塊均與控制單元和通訊單元相連，每個單元模塊均包括輸入匯集單元、數據采集單元、升壓單元、電弧隔離單元及防PID單元，所述輸入匯集單元與光伏組件相連，所述數據采集單元用來采集電壓和電流狀態信號，所述升壓單元用來進行交錯斬波并工作于MPPT模式，所述電弧隔離單元用來接收控制單元下達的指令進行斷開與閉合；所述防PID單元用來接收控制單元下達的指令以形成適當的直流電壓加于電池板負極和地之間。

作為本發明的進一步改進：所述輸入匯集單元包括兩個以上與光伏組件相連的輸入支路，每個輸入支路均串聯有熔斷器。

作為本發明的進一步改進：所述電弧隔離單元包括一個直流斷路器。

作為本發明的進一步改進：所述防PID單元由一個DC/DC或AC/DC單元組成，所述防PID單元由防PID電源提供能量。

作為本發明的進一步改進：所述升壓單元包括一個輸入電容、兩個帶反向二極管的IGBT模塊、兩個電感、兩個主回路二極管、一個輸出電容和兩個旁路二極管。

作為本發明的進一步改進：當所述數據采集單元檢測到輸入電壓高于輸出電壓，所述升壓單元中的升壓斬波電路不工作，電流由旁路二極管通過；當輸入電壓低于輸出電壓，所述升壓單元的升壓斬波電路工作，所述旁路二極管關斷，兩路升壓斬波電路根據MPPT的要求進行交錯斬波輸出。

作為本發明的進一步改進：所述控制單元與升壓單元之間設有第一驅動電路，用來直接接收控制單元的指令然后驅動升壓斬波電路。

作為本發明的進一步改進：所述控制單元與防PID單元之間設有第二驅動電路，用來直接接收控制單元的指令然后驅動防PID單元。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1、本發明的光伏智能電源，可應用于光伏電站直流系統，有效拓寬集中型逆變器的輸入電壓范圍和MPPT范圍，更充分地利用太陽能資源，同時具備直流側電弧檢測和抑制光伏組件PID效應的功能。

2、本發明的光伏智能電源，可為集中式逆變器的發電系統增加MPPT數量，拓寬發電系統的直流電壓范圍和MPPT范圍；有效檢測電弧并啟動保護，保證了逆變器的正常運行，提高了發電系統可靠性；本發明的光伏智能電源，集成了光伏組件PID效應抑制功能，降低光伏電池板的衰減，從而提高光伏發電系統的發電效率。

附圖說明

圖1是本發明的結構框架示意圖。

圖2是本發明在具體應用實例中的結構原理示意圖。

圖3是本發明在具體應用實例中升壓單元的結構原理示意圖。

圖4是本發明在具體應用實例中防PID單元的結構原理示意圖。

圖5是本發明在具體應用實例中的工作原理示意圖。

圖例說明：