[發明專利]一種具有隔離型光伏優化器的光伏發電系統

在審

• 申請號: 202010431559.5
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111490717A
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 彭文博;鄭建濤;高虎;李曉磊
• 申請（專利權）人: 中國華能集團有限公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H02S10/00
• 分類號: H02S10/00;H02S40/34;G05F1/67;H02J3/38;H02M7/219;H02M3/335
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開的一種具有隔離型光伏優化器的光伏發電系統，屬于光伏發電技術領域。若干光伏組件串聯成光伏子組串后連接一個隔離型光伏優化器，所有隔離型光伏優化器串聯后與光伏逆變器連接。隔離型光伏優化器包括輸入側電流電壓傳感器、H橋、諧振電容、高頻變壓器、同步整流電路和輸出側電流電壓傳感器構成的全橋LLC電路；H橋連接的控制及驅動模塊分別與輸入側和輸出側的電流電壓傳感器連接，控制及驅動模塊與輸出側電流電壓傳感器之間連接有光電耦合器。實現了光伏優化器輸入和輸出側的完全電氣隔離，在不提高光伏組件耐壓等級的條件下實現了更高的直流電壓等級，同時避免了長組串帶來的串聯失配風險，提升光伏系統效率的同時顯著降低系統成本。

技術領域

本發明屬于光伏發電技術領域，具體涉及一種具有隔離型光伏優化器的光伏發電系統。

背景技術

提高光伏系統直流電壓等級有助于減少線損和降低系統成本。常規光伏系統通過組件串聯能夠獲得較大的直流電壓等級，如1000V或1500V直流電壓，但是在獲得1000V直流電壓和1500V直流電壓的同時，要求組串中的光伏組件同時具有1000V或1500V的絕緣耐壓水平。由于目前沒有1500V以上耐壓等級光伏組件，也沒有相關技術標準，因此限制了光伏系統往更高直流電壓等級發展。

同時，在光伏組件耐壓等級達到高壓要求的情況下，獲得更好的直流母線電壓意味著需要更多光伏組件串聯，而更多的串聯意味著更大的串聯失配幾率，如此則不利于系統電量的提高。

發明內容

為了解決上述現有問題，本發明的目的在于提供一種具有隔離型光伏優化器的光伏發電系統，實現了光伏優化器輸入側和輸出側的完全電氣隔離，在不提高光伏組件耐壓等級的條件下實現了更高的直流電壓等級，同時避免了長組串帶來的串聯失配風險，提升光伏系統效率的同時顯著降低系統成本。

本發明通過以下技術方案來實現：

本發明公開了一種具有隔離型光伏優化器的光伏發電系統，若干光伏組件串聯組成光伏子組串，每個光伏子組串連接有一個隔離型光伏優化器，所有隔離型光伏優化器串聯后與光伏逆變器連接；

隔離型光伏優化器包括由輸入側至輸出側依次連接的輸入側電流電壓傳感器、H橋、諧振電容、高頻變壓器、同步整流電路和輸出側電流電壓傳感器構成的全橋LLC電路；H橋連接有控制及驅動模塊，控制及驅動模塊還分別與輸入側電流電壓傳感器和輸出側電流電壓傳感器連接，控制及驅動模塊與輸出側電流電壓傳感器之間連接有光電耦合器。

優選地，H橋包括4個開關管，4個開關管兩兩串聯，兩條串聯支路通過中心點連接；兩條串聯支路連接有輸入電源，中心點與諧振電容連接。

進一步優選地，開關管為GaN開關管、SiC開關管或Si開關管。

優選地，控制及驅動模塊包括MCU和驅動電路，MCU與驅動電路連接，驅動電路與H橋連接，MCU分別與輸入側電流電壓傳感器和光電耦合器連接。

優選地，高頻變壓器為帶中心抽頭的變壓器。

優選地，同步整流電路包括兩個mosfet管構成的半橋整流電路。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明公開的一種具有隔離型光伏優化器的光伏發電系統，全橋LLC電路用于實現對接入的光伏組件或組串的MPPT功能，高頻變壓器和光電耦合器構成的隔離電路用于電源隔離和信號隔離，實現了光伏優化器輸入側和輸出側的完全電氣隔離，控制及驅動模塊用于控制全橋LLC電路和隔離電路的運行狀態。光伏發電系統中的光伏組件不直接串聯形成組串，而是由若干個光伏組件先串聯形成光伏子組串，每一光伏子組串接入上述隔離型光伏優化器，隔離型光伏優化器再串聯形成更高電壓的光伏組串，該光伏組串再接入逆變器進行并網發電。在不提高光伏組件耐壓等級的條件下實現更高的直流電壓等級，同時避免了長組串帶來的串聯失配風險，提升光伏系統效率的同時顯著降低系統成本，具有良好的應用前景。