使用旁路型直流转换器的光伏发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及分布式发电技术领域，具体来说，本发明涉及一种使用旁路型直流转换器和基于该旁路型直流转换器的高效光伏发电系统。
【背景技术】
[0002]图1为现有技术中的一种光伏发电系统中太阳能光伏板与逆变器之间的连接方式示意图。如图1所示，太阳能光伏板(PV)通常彼此串联后输入逆变器，产生交流电并入电网或供电器使用。串联的光伏板的输出电流受最低电流的光伏板限制，也就是说每块光伏板没有工作在最大功率点，没有输出最大电力。
[0003]现有的串联型转换器结构是其中一种使每个光伏板工作在最大功率点的方案。图2为现有技术中的另一种光伏发电系统中太阳能光伏板经过串联型转换器与逆变器之间连接的示意图。如图2所示，每个光伏板(PV)连接一台可升降压的转换器，将转换器的输出端串联后通过集中式逆变器将能量传递给电网(未示出)。串联型转换器结构将光伏阵列的最大功率点跟踪解耦为各个光伏板的最大功率点跟踪，解决光伏板不匹配及部分遮蔽问题。
[0004]但对于这种方案，每台转换器将对应光伏板的全部输出功率进行转换，由转换器的输出串联导入逆变器。转换器的电力转换电路要处理光伏板输出的全部功率，也就是要求了相应功率的设计，包括能量存储器件，开关器件等，造成高成本。功率损耗也对应在该功率，造成相应的电力损失、热损耗等问题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种使用旁路型直流转换器的光伏发电系统，能够降低转换功率，简化电力转换电路的设计，降低成本和提高可靠性。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种使用旁路型直流转换器的光伏发电系统，包括多个太阳能光伏板、多台直流转换器和逆变器；
[0007]其中，输入所述逆变器的电缆串分为第一子串和第二子串；所述第一子串是由多个所述太阳能光伏板输出的正负极相互串联形成，而每个所述太阳能光伏板的输出还对应地连接一台所述直流转换器的输出；所述第二子串是由多台所述直流转换器输入的正负极相互串联形成。
[0008]可选地，所述直流转换器系直接集成在一光伏组件里；所述光伏组件包括所述太阳能光伏板、接线盒和边框。
[0009]可选地，每一所述太阳能光伏板包括多片太阳能光伏电池片以及玻璃板。
[0010]可选地，多片所述太阳能光伏电池片组成串或者并联以后输出引线到所述直流转换器，并连接所述直流转换器的第一引出端子和第二引出端子，相邻所述光伏组件的所述第一引出端子和所述第二引出端子相互串联，形成所述第一子串。
[0011]可选地，所述直流转换器包括光伏电流检测电路、光伏电压检测电路、电力转换电路和电力转换控制电路；
[0012]其中，所述太阳能光伏电池片的输出连接所述电力转换电路的输出；所述光伏电流检测电路和所述光伏电压检测电路分别检测所述太阳能光伏电池片的光伏电流信号和光伏电压信号，并将检测到的所述光伏电流信号和所述光伏电压信号传输给所述电力转换控制电路，通过对所述电力转换电路的控制以及信号的反馈，使所述光伏发电系统工作在最大功率点。
[0013]可选地，所述电力转换电路的输入端包括所述直流转换器的第三引出端子和第四引出端子，相邻所述光伏组件的所述第三引出端子和所述第四引出端子相互串联，形成所述第二子串。
[0014]可选地，所述直流转换器还包括辅助电源，与所述第二引出端子相连接。
[0015]可选地，所述直流转换器系独立于一光伏组件；所述光伏组件包括所述太阳能光伏板、接线盒和边框。
[0016]可选地，所述光伏组件的输出每个电极安装两个接头，两个所述接头中的一个系用作相邻所述光伏组件的串联，另一个系用作连接所述直流转换器的输出接头；所述直流转换器的所述输入接头相互串联；在所述光伏组件的输出电缆处安装有电流感应器，检测光伏电流信号，传输给所述直流转换器用于控制。
[0017]可选地，所述接头的实现形式是所述输出电缆直接带两个接头，或者是用1:2转换接头连接所述光伏组件的接头。
[0018]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0019]本发明公开了一种使用新型旁路型直流转换器的光伏发电系统，实现独立太阳能光伏板的最大功率点跟踪和监测功能。本发明将太阳能光伏板的输出串联，而同时连接一种新型直流转换器的输出，直流转换器的输入串联成串并连接逆变器的输入。直流转换器转换的功率为太阳能光伏板的最大功率和串联太阳能光伏板功率的差，采用很低功率的直流转换电路，能够降低转换功率，从而简化电力转换电路的设计，实现了简单设计、降低成本、提高效率和可靠性。
【附图说明】
[0020]本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中:
[0021]图1为现有技术中的一种光伏发电系统中太阳能光伏板与逆变器之间的连接方式示意图；
[0022]图2为现有技术中的另一种光伏发电系统中太阳能光伏板经过串联型转换器与逆变器之间连接的示意图；
[0023]图3为本发明一个实施例的使用旁路型直流转换器的光伏发电系统的结构示意图；
[0024]图4为本发明一个实施例的使用旁路型直流转换器的光伏发电系统内的电流分布示意图；
[0025]图5为本发明一个实施例的使用旁路型直流转换器的光伏发电系统内的电压分布示意图；
[0026]图6a为本发明一个实施例的使用旁路型直流转换器的光伏发电系统在光伏组件完全匹配的情况下的电流、电压分布示意图；
[0027]图6b为本发明一个实施例的使用旁路型直流转换器的光伏发电系统在一个光伏组件有阴影的情况下的电流、电压分布示意图；
[0028]图7为本发明一个实施例的使用旁路型直流转换器的光伏发电系统中直接集成在一光伏组件里的直流转换器的内部模块示意图；
[0029]图8为本发明一个实施例的使用旁路型直流转换器的光伏发电系统中独立于一光伏组件的直流转换器的接头连接示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
[0031]图3为本发明一个实施例的使用旁路型直流转换器的光伏发电系统的结构示意图。需要注意的是，这个以及后续其他的附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。如图3所示，该光伏发电系统主要包括多个太阳能光伏板PVl-PVn、多台旁路型的直流转换器1...η和逆变器401。其中，输入逆变器401的电缆串S分为第一子串ps和第二子串Cs。第一子串ps是由多个太阳能光伏板PVl-PVn输出的正负极相互串联形成，而同时每个太阳能光伏板PV1...PVn的输出还对应地连接一台直流转换器1...η的输出。第二子串cs是由多台直流转换器I…η输入的正负极相互串联形成，该直流转换器1...η可称为旁路型的直流转换器。太阳能光伏板PVl-PVn共有η个，对应的直流转换器1...η也是η个，η为大于I的自然数。
[0032]图4为本发明一个实施例的使用旁路型直流转换器的光伏发电系统内的电流分布不意图。逆变器401的输入电流为Is，第一子串ps的第一子串电缆电流为Ips，而第二子串cs的第二子串电缆电流为Ics，Is = Ips+Icso太阳能光伏板PVl-PVn的电流Ipvi为第一子串ps的电流Ipsi加上直流转换器1...η的输出电流Icoi，也就是Ipvi = Ipsi+Icoi。直流转换器1...η的输入电流Icii都和第二子串电缆电流Ics相同。
[0033]图5为本发明一个实施例的使用旁路型直流转换器的光伏发电系统内的电压分布示意图。逆变器401的输入电压为Vs，第一子串ps的总电压为Vps，而第二子串cs的总电压为Vcs，Vs = Vps = Vcso太阳能光伏板Ρν?...Ρνη的输出电压Vpvl…Vpvn和直流转换器的输出电压νρνΡ..νρνη相同，都为Vpvi，Vpvi的总和等于第一子串电缆电压VpsjPVps = Vpvl+Vpv2+...Vpvi+...+Vpvn ;而直流转换器 1.…η 的输入电压为 ν(?]^..ν(?2，Vci的总和等于第二子串电压电压Vcs，即Vcs = Vcil+Vci2+…Vcii+...+Vein。
[0034]图6a为本发明一个实施例的使用旁路型直流转换器的光伏发电系统在光伏组件完全匹配的情况下的电流、电压分布示意图。假设光伏发电系统里有I串15个太阳能光伏板PVl-PVn (即η = 15)，都是最大功率点工作电流为8Α，最大功率点工作电压为30V。所有太阳能光伏板PVl-PVn都工作在最大功率点工作电流8Α，最大功率点电压都为30V。如图6a所示，进入逆变器401的电流为8A，第一子串ps的电缆电流Ips为8A，所有的太阳能光伏板PVl-PVn内电流IpvL...Ipvi也是8A。这时直流转换器I...η没有输出电流，电力转换开关都断开。第二子串cs的电缆电流Ics是0Α，电流Ici和Ico都为O。每个太阳能光伏板PVl-PVn的输出电压也都是30V。这时候逆变器401输入电压和第一子串ps和第二子串cs的总电压都是太阳能光伏板PVl-PVn输出电压的总和，假设为15个太阳能光伏板的话，其总电压为 15X30 = 450V。Vs = Vps = Vcs = 450V。
[0035]图6b为本发明一个实施例的使用旁路型直流转换器的光伏发电系统在一个光伏组件有阴影的情况下的电流、电压分布示意图。如图6b所