一種分布式光伏發(fā)電的三相并網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式光伏發(fā)電的三相并網(wǎng)系統(tǒng)，屬新能源【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明是一種分布式光伏發(fā)電的三相并網(wǎng)系統(tǒng)，包括四個(gè)部分：第一部分是將二個(gè)或多個(gè)組件，以獨(dú)立方式或串聯(lián)方式接入直流-直流變換裝置，本部分具體表現(xiàn)為直流-直流變換器的輸入形式，即獨(dú)立輸入或串聯(lián)輸入；第二部分是由直流-直流變換裝置的輸出在內(nèi)部相互串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)而形成具有電流源特性的直流電壓輸出，該電壓輸出或多個(gè)該電壓輸出并聯(lián)形成直流母線，且該直流母線可以直接為非隔離的三相并網(wǎng)逆變器提供母線電壓；第三部分是一個(gè)三相并網(wǎng)逆變器，該逆變器是一個(gè)無升壓電路、且無電氣隔離的三相并網(wǎng)逆變器；第四部分是直流電力線載波通訊裝置，該通訊裝置利用第二部分的直流母線進(jìn)行電力線載波通訊，且該通訊裝置位于直流-直流變換器的輸出端，非隔離的三相并網(wǎng)逆變器的輸入端。
【專利說明】—種分布式光伏發(fā)電的三相并網(wǎng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種分布式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)，屬新能源【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及光伏并網(wǎng)發(fā)電領(lǐng)域中組件級分布式的直流-直流變換技術(shù)和集中逆變技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)可以分為集中式和分布式兩種。與風(fēng)力、水力單一發(fā)電機(jī)發(fā)電不同，光伏發(fā)電的原動(dòng)力是一塊塊的光伏組件。目前光伏電廠大部分所采用的是集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電方案，由多塊光伏組件組成光伏陣列，其直流母線電壓再通過逆變器逆變產(chǎn)生交流電壓并入電網(wǎng)。集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電方案中少則需要幾十塊組件(幾千瓦)，多則需要上千塊組件(幾百千瓦)進(jìn)行串、并連接，這樣做所帶來的缺點(diǎn)是:原本無耦合的每塊光伏組件通過逆變器產(chǎn)生了強(qiáng)耦合，光伏組件的離散性引起組件發(fā)電功率的互相影響，故此全部組件一起實(shí)現(xiàn)的最大功率點(diǎn)跟蹤，會(huì)產(chǎn)生“木桶短板效應(yīng)”。
[0003]為了解除強(qiáng)耦合，可以實(shí)施組件級獨(dú)立MPPT的功率變換，也可以減少串聯(lián)組件的數(shù)目來減弱耦合的影響。
[0004]分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電方案中的前端分布式直流-直流加后端集中式逆變系統(tǒng)主要由DC/DC部分與DC/AC部分兩級結(jié)構(gòu)組成，具體見附圖1，其中該系統(tǒng)中的前端部分需要很多光伏組件來滿足系統(tǒng)電壓要求。DC/DC直流轉(zhuǎn)換部分調(diào)整光伏陣列的工作點(diǎn)使其運(yùn)行在MPP，因此這類產(chǎn)品通常被稱為DMPPT或優(yōu)化器(Optimizer) ;DC/AC逆變轉(zhuǎn)換部分主要使輸出電流與電網(wǎng)電壓相位同步，同時(shí)獲得可調(diào)的功率因數(shù)。
[0005]目前的優(yōu)化器解決方案/產(chǎn)品中，只有三種形式:單一光伏組件輸入，低電壓輸出(小于100V);單一光伏組件輸入，中電壓輸出(小于400V);兩個(gè)光伏組件輸入，中電壓輸出(小于400V)。采用以上方案時(shí)，如果要為非隔離的三相逆變器直接提供直流電壓，則必須要將優(yōu)化器輸出端串聯(lián)，以形成足夠高的直流電壓。這使得光伏電廠的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜和難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化施工，同時(shí)，由于優(yōu)化器的串并聯(lián)，如有直流電力線載波會(huì)使得直流電力線載波頻率的電抗模型無法確定，極大地影響了通訊質(zhì)量。本發(fā)明通過將輸出端進(jìn)行內(nèi)部的一體化串聯(lián)調(diào)節(jié)，使之最終輸出端直接具備為非隔離三相逆變器提供直流母線的能力，可以實(shí)現(xiàn)光伏電廠的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化施工，特別適合于10KW-300KW的光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)。同時(shí)由于在直流變換器的輸出端和逆變器的輸入端加入了電力線載波濾波器(LCF，LineCarrier Filter),直流電力線載波(PLCC,Power Line Carrier Communication)調(diào)制頻率的阻抗可以保證穩(wěn)定的通訊質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開了一種分布式光伏發(fā)電的三相并網(wǎng)系統(tǒng)，屬新能源【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0007]本發(fā)明是一種分布式光伏發(fā)電的三相并網(wǎng)系統(tǒng)，包括四個(gè)部分:第一部分是將二個(gè)或多個(gè)組件，以獨(dú)立方式或串聯(lián)方式接入直流-直流變換裝置，進(jìn)行獨(dú)立的最大功率點(diǎn)跟蹤，本部分具體表現(xiàn)為直流-直流變換器的輸入形式，即獨(dú)立輸入或串聯(lián)輸入；第二部分是由直流-直流變換裝置的輸出在內(nèi)部相互串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)而形成具有電流源特性的直流電壓輸出，該電壓輸出或多個(gè)該電壓輸出并聯(lián)形成直流母線，且該直流母線可以直接為非隔離的三相并網(wǎng)逆變器提供母線電壓，母線電壓一般高于380*1.414 = 537V;第三部分是一個(gè)三相并網(wǎng)逆變器，該逆變器是一個(gè)無升壓電路、且無電氣隔離的三相并網(wǎng)逆變器；第四部分是直流電力線載波通訊裝置，該通訊裝置利用第二部分的直流母線進(jìn)行電力線載波通訊，且該通訊裝置位于直流-直流變換器的輸出端，非隔離的三相并網(wǎng)逆變器的輸入端。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]附圖1為前端分布式直流-直流加后端集中式逆變系統(tǒng)圖
[0009]附圖2為本發(fā)明的輸入獨(dú)立D2D輸出串聯(lián)的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)圖
[0010]附圖3為本發(fā)明的輸入獨(dú)立D2D輸出串并聯(lián)的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)圖
[0011]附圖4為本發(fā)明的輸入獨(dú)立D2D輸出并聯(lián)的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)圖
[0012]附圖5為本發(fā)明的輸入串聯(lián)的分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)圖
[0013]附圖2標(biāo)記
[0014]20-第一路直流-直流變換裝置；21_第二路直流-直流變換裝置；2n_第η路直流-直流變換裝置；30_三相逆變器；40_電網(wǎng)；101為第一路光伏組件I ;102為第一路光伏組件2 ；103為第一路光伏組件3 ；104為第一路光伏組件4 ;111為第二路光伏組件I ;112為第二路光伏組件2 ;113為第二路光伏組件3 ;114為第二路光伏組件4 ；lnl為第η路光伏組件I ;1η2為第η路光伏組件2 ；1η3為第η路光伏組件3 ；1η4為第η路光伏組件4 ;201為第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器；202為第一路直流-直流變換裝置中的LCF ;203為第一路直流變換器I ;204為第一路直流變換器2 ;205為第一路直流變換器3 ;206為第一路直流變換器4 ;211為第二路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器；212為第二路直流-直流變換裝置中的LCF ；213為第二路直流變換器I ;214為第二路直流變換器2 ；215為第二路直流變換器3 ；216為第二路直流變換器4 ；2nl為第η路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器；2η2為第η路直流-直流變換裝置中的LCF ；
[0015]2η3為第η路直流變換器I ;2η4為第η路直流變換器2 ；2η5為第η路直流變換器3 ；2η6為第η路直流變換器4 ；301為逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器；302為逆變器中的LCF ；303為逆變器中的全橋電路‘為第一路直流-直流變換裝置的輸出電容;Co2為第二路直流-直流變換裝置的輸出電容；Cm為第η路直流-直流變換裝置的輸出電容；C。為逆變器中的電容；L1、L2、L3為三相逆變器輸出電感。
[0016]附圖5標(biāo)記
[0017]20-第一路直流-直流變換裝置；21_第二路直流-直流變換裝置；2n_第η路直流-直流變換裝置；30_三相逆變器；40_電網(wǎng)；101為第一路光伏組件I ;102為第一路光伏組件2 ；103為第一路光伏組件3 ；104為第一路光伏組件4 ;111為第二路光伏組件I ;112為第二路光伏組件2 ;113為第二路光伏組件3 ;114為第二路光伏組件4 ；lnl為第η路光伏組件I ;1η2為第η路光伏組件2 ；1η3為第η路光伏組件3 ；1η4為第η路光伏組件4 ；201為第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器；202為第一路直流-直流變換裝置中的LCF ；203為第一路直流變換器；211為第二路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器；212為第二路直流-直流變換裝置中的LCF ；213為第二路直流變換器；2nl為第η路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器；2η2為第η路直流-直流變換裝置中的LCF ；2η3為第η路直流變換器；301為逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器；302為逆變器中的LCF ；303為逆變器中的全橋電路；(^為第一路直流-直流變換裝置的輸出電容；C02為第二路直流-直流變換裝置的輸出電容；Cm為第η路直流-直流變換裝置的輸出電容；C。為逆變器中的電容；L1、L2、L3為三相逆變器輸出電感。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明的一種分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括光伏組件，直流-直流變換裝置和三相逆變器三大部分。
[0019]為了敘述清楚，本發(fā)明分別詳細(xì)地分析了附圖2、附圖3、附圖4和附圖5，具體如下:
[0020]在附圖2中，第一路光伏組件I (101)的輸出端與第一路直流變換器I (203)的輸入端相連；第一路光伏組件2(102)的輸出端與第一路直流變換器2(204)的輸入端相連；第一路光伏組件3 (103)的輸出端與第一路直流變換器3 (205)的輸入端相連；第一路光伏組件4 (104)的輸出端與第一路直流變換器4 (204)的輸入端相連；第一路光伏組件I (101)的輸出端、第一路光伏組件2 (102)的輸出端、第一路光伏組件3 (103)的輸出端、第一路光伏組件4(104)的輸出端 中的一端供地；第一路直流變換器I (203)輸出的一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電 容Ctjl的一端和第一路直流-直流變換裝置中的LCF (202)的輸入端；第一路直流-直流 變換裝置中的LCF(202)的輸出端與第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)的一端相連；第一路直流變換器I (203)輸出的另一端接第一路直流變換器2 (20 4)輸出的一端；第一路直流變換器2 (204)輸出的另一端接第一路直流變換器3 (205)輸出的一端；第一路直流變換器3 (205)輸出的另一端接第一路直流變換器4 (206)輸出的一端；第一路直流變換器4 (206)輸出的另一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的另一端和第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)的另一端；第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)與逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器(301)并聯(lián)；逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器(301)的一端與逆變器中的LCF(302)的一端相連；逆變器中的LCF(302)的另一端接逆變器中的電容C。的一端和逆變器中的全橋電路(303)輸入的一端；逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器(301)的另一端接逆變器中的電容C。的另一端和逆變器中的全橋電路(303)輸入的另一端相連；逆變器中的全橋電路(303)的輸出端分別通過三相逆變器輸出電感U、L2、L3接入電網(wǎng)(40)。
[0021]第二路至第η路的實(shí)施方式如同第一路。
[0022]在附圖3中，第一路光伏組件I (101)的輸出端與第一路直流變換器I (203)的輸入端相連；第一路光伏組件2(102)的輸出端與第一路直流變換器2(204)的輸入端相連；第一路光伏組件3 (103)的輸出端與第一路直流變換器3 (205)的輸入端相連；第一路光伏組件4 (104)的輸出端與第一路直流變換器4 (204)的輸入端相連；第一路光伏組件I (101)的輸出端、第一路光伏組件2 (102)的輸出端、第一路光伏組件3 (103)的輸出端、第一路光伏組件4(104)的輸出端中的一端供地；第一路直流變換器1 (203)輸出的一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的一端和第一路直流-直流變換裝置中的LCF (202)的輸入端；第一路直流-直流變換裝置中的LCF (202)的輸出端與第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)的一端相連；第一路直流變換器1 (203)輸出的另一端接第一路直流變換器2 (204)輸出的一端；第一路直流變換器2 (204)輸出的另一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的另一端和第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)的另一端；第一路直流變換器3 (205)輸出的一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的一端和第一路直流-直流變換裝置中的LCF (202)的輸入端；第一路直流變換器3 (205)輸出的另一端接第一路直流變換器4(206)輸出的一端；第一路直流變換器4 (206)輸出的另一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的另一端和第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)的另一端；第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)與逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器(301)并聯(lián)；逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器(301)的一端與逆變器中的LCF(302)的一端相連；逆變器中的LCF(302)的另一端接逆變器中的電容C。的一端和逆變器中的全橋電路(303)輸入的一端；逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器(301)的另一端接逆變器中的電容C。的另一端和逆變器中的全橋電路(303)輸入的另一端相連；逆變器中的全橋電路(303)的輸出端分別通過三相逆變器輸出電感U、L2、L3接入電網(wǎng)(40)。
[0023]第二路至第η路的實(shí)施方式如同第一路。
[0024]在附圖4中，第一路光伏組件I (101)的輸出端與第一路直流變換器I (203)的輸入端相連；第一路光伏組件2 (102)的輸出端與第一路直流變換器2(204)的輸入端相連；第一路光伏組件3 (103)的輸出端與第一路直流變換器3 (205)的輸入端相連；第一路光伏組件4 (104)的輸出端與第一路直流變換器4 (204)的輸入端相連；第一路光伏組件I (101)的輸出端、第一路光伏組件2 (102)的輸出端、第一路光伏組件3 (103)的輸出端、第一路光伏組件4(104)的輸出端中的一端供地；第一路直流變換器I (203)輸出的一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的一端和第一路直流-直流變換裝置中的LCF (202)的輸入端；第一路直流-直流變換裝置中的LCF (202)的輸出端與第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)的一端相連；第一路直流變換器1 (203)輸出的另一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的另一端和第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)的另一端；第一路直流變換器2 (204)輸出的一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的一端和第一路直流-直流變換裝置中的LCF (202)的輸入端；第一路直流變換器2 (204)輸出的另一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容C01的另一端和第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)的另一端；第一路直流變換器3 (205)輸出的一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的一端和第一路直流-直流變換裝置中的LCF (202)的輸入端；第一路直流變換器3 (205)輸出的另一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的另一端和第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)的另一端；第一路直流變換器4(206)輸出的一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的一端和第一路直流-直流變換裝置中的LCF (202)的輸入端；第一路直流變換器4(206)輸出的另一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的另一端和第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)的另一端；第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)與逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器(301)并聯(lián)；逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器(301)的一端與逆變器中的LCF(302)的一端相連；逆變器中的LCF(302)的另一端接逆變器中的電容C。的一端和逆變器中的全橋電路(303)輸入的一端；逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器(301)的另一端接逆變器中的電容C。的另一端和逆變器中的全橋電路(303)輸入的另一端相連；逆變器中的全橋電路(303)的輸出端分別通過三相逆變器輸出電感U、L2、L3接入電網(wǎng)(40)。
[0025]第二路至第η路的實(shí)施方式如同第一路。
[0026]在附圖5中，第一路光伏組件I (101)輸出的一端與第一路直流變換器(203)輸入的一端相連；第一路光伏組件I (101)輸出的另一端與第一路光伏組件2(102)輸出的一端相連；第一路光伏組件2 (102)輸出的另一端與第一路光伏組件3 (103)輸出的一端相連；第一路光伏組件3 (103)輸出的另一端與第一路光伏組件4(104)輸出的一端相連；第一路光伏組件4(104)輸出的另一端與第一路直流變換器(203)輸入的另一端相連；第一路直流變換器I (203)輸出的一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的一端和第一路直流-直流變換裝置中的LCF(202)的輸入端；第一路直流-直流變換裝置中的LCF(202)的輸出端與第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)的一端相連；第一路直流變換器I (203)輸出的另一端接第一路直流-直流變換裝置的輸出電容Ctjl的另一端和第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)的另一端；第一路直流-直流變換裝置中的直流電力線載波調(diào)制器(201)與逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器(301)并聯(lián)；逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器(301)的一端與逆變器中的LCF(302)的一端相連；逆變器中的LCF(302)的另一端接逆變器中的電容C。的一端和逆變器中的全橋電路(303)輸入的一端；逆變器中的直流電力線載波調(diào)制器(301)的另一端接逆變器中的電容C。的另一端和逆變器中的全橋電路(303)輸入的另一端相連；逆變器中的全橋電路(303)的輸出端分別通過三相逆變器輸出電感U、L2、L3接入電網(wǎng)(40)。
[0027]第二路至第η路的實(shí)施方式如同第一路。
【權(quán)利要求】
1.一種分布式光伏發(fā)電的三相并網(wǎng)系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)包括四個(gè)部分:第一部分是將二個(gè)或多個(gè)組件，以獨(dú)立方式或串聯(lián)方式接入直流-直流變換裝置，本部分具體表現(xiàn)為直流-直流變換器的輸入形式，即獨(dú)立輸入或串聯(lián)輸入；第二部分是由直流-直流變換裝置的輸出在內(nèi)部相互串、并聯(lián)而形成的直流母線，且該直流母線可以直接為非隔離的三相并網(wǎng)逆變器提供母線電壓；第三部分是一個(gè)三相并網(wǎng)逆變器，該逆變器是一個(gè)無升壓電路、且無電氣隔離的三相并網(wǎng)逆變器；第四部分是直流電力線載波通訊裝置，該通訊裝置利用第二部分的直流母線進(jìn)行電力線載波通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多個(gè)光伏組件，其中光伏組件至少有2個(gè)組件，不超過8個(gè)組件為好，其具體表現(xiàn)為直流-直流變換器的輸入形式，即獨(dú)立輸入或串聯(lián)輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流-直流變換裝置，該裝置將多個(gè)光伏組件，以各自獨(dú)立方式接入，進(jìn)行獨(dú)立的最大功率點(diǎn)跟蹤，并經(jīng)隔離變換，變換為在各自的變壓器副邊整流后的具有電流源特性的直流，該多個(gè)電流源進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)、或串并聯(lián)后作為第一部分的輸出，該輸出亦具有電流源特性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流-直流變換裝置，該裝置也可以由多個(gè)光伏組件以串聯(lián)方式輸入，對總體的最大功率點(diǎn)跟蹤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流母線，是由權(quán)利要求1所述的直流-直流變換裝置單個(gè)或多個(gè)并聯(lián)而形成的，具有電流源特性。該直流母線的電壓是由權(quán)利要求1所述的直流-直流變換裝置和三相并網(wǎng)逆變器共同決定的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流母線的電壓，在線電壓為380V的三相交流系統(tǒng)應(yīng)用中，一般高于380*1.414 = 537V。考慮到實(shí)際應(yīng)用的設(shè)計(jì)余量，該電壓一般為600V左右，并隨著電網(wǎng)的實(shí)際電壓做相應(yīng)調(diào)整(線電壓乘以根號2再乘以1.1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相并網(wǎng)逆變器，是以第二部分為輸入的無升壓電路、無電氣隔離的三相并網(wǎng)逆變器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的是直流電力線載波通訊裝置，該通訊裝置位于直流-直流變換器的輸出端，且與其輸出濾波電容之間串有電力線載波濾波器LCF;該通訊裝置位于非隔離的三相并網(wǎng)逆變器的輸入端，且與其輸入濾波電容之間串有電力線載波濾波器LCF。該通訊裝置利用第二部分的直流母線進(jìn)行電力線載波通訊。
【文檔編號】H02J3/38GK103580057SQ201210284466
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月10日
【發(fā)明者】古俊銀 申請人:盈威力新能源科技(上海)有限公司