专利名称：一种提高igbt单管功率的光伏发电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型 属于光伏发电领域，涉及一种光伏发电系统，尤其是一种在大型光伏 发电并网时能够提高IGBT单管功率的光伏发电系统。
背景技术：
随着不可再生能源的日益枯竭，太阳能以其清洁、无污染、可再生等方面的优点日 益得到关注，逐渐由补充能源向替代能源发展。其中光伏并网发电占很大的比重，日渐成为 焦点，并且朝大功率方向发展。光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电 能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、控制器和 逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备 极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电 源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太 阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片)，有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。 目前，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。国产晶体 硅电池效率在10至13%左右，国外同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池 片组成的太阳能电池板称为光伏组件。目前，光伏发电产品主要用于三大方面一是为无电 场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源、通讯电源 等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电 器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。我 国并网发电正在起步阶段。逆变器作为大型光伏并网发电系统的关键部分，由于其自身功率的要求，满足低 压、大电流要求的IGBT功率管很难选择。目前大致有以下几种方法(1)采用一台三相逆 变器；(2)采用三台逆变器，每台用单相逆变电路实现；(3)采用多台逆变器，每台均采用三 相的逆变电路。但在相同的功率条件下，每种方法均存在一些弊端。第(1)种方法中，各桥 臂的电压超出了单只IGBT管的耐压范围，需要对每个臂的IGBT功率管器件进行串并联，以 满足逆变器容量的要求，若只是在每个臂多串一个，多并一个，则整个逆变器就会多接入12 只功率管，提高设备成本的同时，也增加了维护、监控的难度；第(2)、(3)两种方法，都是为 了减少功率管的串并联数而提出的解决方法。第(2)种方法中，若每台单相逆变器采用的 功率管最少，为四只管，则三台逆变器最少需要十二只管。第(3)种方法中，最少需要十二 只管(最少采用两台逆变器)，但是设备成本并没有下降，功率管的数目也并没有减少。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种提高IGBT单管功率 的光伏发电系统，该系统通过增加升压电路，可以减少逆变器各桥臂的IGBT串并联数，简 化结构、降低成本、特别适用于大型光伏发电系统并网场合。[0006]本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的这种提高IGBT单管功率的光伏发电系统，包括光伏组件以及依次连接于其输出 端的并网逆变器、有源滤波器和配电系统，在光伏组件与并网逆变器之间设置DC/DC升压 电路，所述DC/DC升压电路的输入端与光伏组件的输出端连接，DC/DC升压电路的输出端与 并网逆变器的输入端连接。上述DC/DC升压电路由DC/DC升压变换器或者DC/DC升压IC实现。上述并网逆变器为三相桥式逆变电路。由于本实用新型增设了 DC/DC升压电路，提高了输入并网逆变器的电压，对于同 样的功率要求，克服了低压、大电流的IGBT功率管在选择上的困难；对于大功率的逆变器， 可以达到每个桥臂一个IGBT的要求，避免串并联，提高逆变运行的可靠性；对于大功率系 统，可以用相对较少的模块数，达到大型并网发电系统所需功率的要求。模块数的减少，可 以减小故障率；并且本实用新型有效降低了光伏发电系统的成本，使其便于维护。
图1为本实用新型的连接示意图；图2为本实用新型并网逆变器的三相逆变电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述参见图1，本实用新型包括光伏组件、并网逆变器、有源滤波器以及连接于有源滤 波器输出端的配电系统(如图中的SVC和IOKV或35KV电网)，本实用新型的特别之处是在 光伏组件与并网逆变器之间设置DC/DC升压电路。其中DC/DC升压电路的输入端与光伏组 件的输出端连接，DC/DC升压电路的输出端与并网逆变器的输入端连接。本实用新型的最 优方案是由DC/DC升压变换器或者DC/DC升压IC来实现DC/DC升压电路。如图2所示，上述的并网逆变器为三相桥式逆变电路。图中Ui为逆变器的输入， 也是升压DC/DC的输出。AU、BU、CV、DV、EW、Fff为逆变器的6个桥臂。在大功率光伏并网 系统中，逆变器要求的容量要求比较大(百KW级或MW级)，而光伏电池板(光伏组件)的 输出电压一般比较低(几百伏)，且在传统的方法中，没有DC/DC升压环节。在这种情况下， 为满足逆变器容量的要求，经过各桥臂的电流就比较大(上千安培)，一只IGBT功率管根本 无法承受，只能在每个桥臂上并联一只或多只同型号的IGBT。采用本实用新型的方案，加入 DC/DC升压电路后，在相同的容量要求下，把各桥臂的电压升上去一点，电流就会降下来，这 样的IGBT可以选择的范围比较宽，甚至每个桥臂可以只用一只IGBT功率管。本实用新型主要用于光伏发电系统中的并网逆变器部分，采用两级式的并网逆变 方式，前级为升压DC/DC电路，后级为三相桥式的并网逆变器。前级的DC/DC电路采用升压 方式，以提高并网逆变器的输入电压，使并网逆变器每个桥臂的电压升高。在大功率器件 中，选择相应的较高电压、较低电流的IGBT的型号就变得容易得多。如果元器件及系统参 数选择合适，可以达到每个桥臂只需一个功率管，无须串联、并联的目的。本实用新型具备以下优点对于同样的功率要求，克服了低压、大电流的IGBT功率管在选择上的困难；对于大功率的逆变器，可以达到每个桥臂一个IGBT的要求，避免串并联，提高逆变运行的可靠 性；对于大功率系统，可以用相对较少的模块数，达到大型并网发电系统所需功率的要求。 模块数的减少，可以减小故障率；另外，本实用新型的附属设备减少(如①选择同样的逆 变主电路，驱动电路原来需要驱动12只功率管或更多，现在只须驱动的功率管个数最少只 有6个，复杂程度降低；②每个臂功率管的投切及相应的操动机构简单化；③功率管的监控 单元简单化等)有效降低了成本，便于维护。
权利要求一种提高IGBT单管功率的光伏发电系统，包括光伏组件以及依次连接于其输出端的并网逆变器、有源滤波器和配电系统，其特征在于在光伏组件与并网逆变器之间设置DC/DC升压电路，所述DC/DC升压电路的输入端与光伏组件的输出端连接，DC/DC升压电路的输出端与并网逆变器的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的提高IGBT单管功率的光伏发电系统，其特征在于所述DC/ DC升压电路由DC/DC升压变换器或者DC/DC升压IC实现。
3.根据权利要求1所述的提高IGBT单管功率的光伏发电系统，其特征在于所述并网 逆变器为三相桥式逆变电路。
专利摘要本实用新型涉及一种提高IGBT单管功率的光伏发电系统，包括光伏组件以及连接于其输出端的并网逆变器、有源滤波器和配电系统，在光伏组件与并网逆变器之间设置DC/DC升压电路，所述DC/DC升压电路的输入端与光伏组件的输出端连接，DC/DC升压电路的输出端与并网逆变器的输入端连接。该系统通过增加升压电路，可以减少逆变器各桥臂的IGBT串并联数，简化结构、降低成本、特别适用于大型光伏发电系统并网场合。
文档编号H02M7/537GK201623498SQ200920274890
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者严结实, 宫纬丽, 张杭, 秦祖荫 申请人:中国西电电气股份有限公司