围变化的光伏电压稳定成较高电压等级水平，且为同一个电压等级(例如800V)，从而减小了光伏汇流箱输出电流以及光伏逆变器输入电流等级，光伏逆变器逆变转换输出的电压等级亦可提高(例如对于输入DC800V，逆变转换输出的额定交流电压等级可提升至AC500V)。在光伏逆变器电流等级不变的情况下，可接入更多数量的光伏汇流箱以及所匹配的光伏电池组件阵列，从而在光伏逆变器体积不变的情况下，提升光伏发电系统容量和光伏逆变器的功率密度。该汇流箱电路结构实现基于光伏逆变器系统输入/输出电流不变基础上的电压水平提升以及功率等级随之上升的目标，即达到了提升系统发电量、提高功率密度、降低逆变器系统占地面积和系统成本的效果。
[0040]本实施例中，如图4所示，DC/DC升压变换单元3包括交错式并联BOOST升压电路，交错式并联BOOST升压电路为DC/DC开关电源领域成熟应用的交错式并联BOOST升压电路拓扑，用于实现对输入汇流配电单元I的光伏直流MPPT和升压变换成稳定较高电压等级直流输出。该交错式并联BOOST升压电路的并联路数为两路或三路或四路，且配设有相应的BOOST电感、电容以及电压和电流检测单元。
[0041]具体的，上述DC/DC升压变换单元3的交错式并联BOOST升压电路为两路交错式并联BOOST升压电路，其斩波功率开关器件IGBT模块中集成有两个IGBT器件和四个二极管器件，其中两个二极管器件作为BOOST电路主回路二极管，另外两个二极管器件作为BOOST电路旁路二极管；DC/DC升压变换单元3的电路具体包括:
[0042]两路交错式BOOST升压电路的输入电容301和输出电容304，输入电容301和输出电容304分别位于DC/DC升压变换单元3的输入侧和输出侧，且并联于直流主回路中；
[0043]两路交错式BOOST升压电路的BOOST电感302，B00ST电感302串联于两个BOOST升压输入主回路中，BOOST电感302包括第一电感LI和第二电感L2，第一电感LI和第二电感L2所在的两个回路为并联形式；
[0044]功率开关器件模块303，功率开关器件模块303集成有2个IGBT元器件和四个二极管元器件，2个IGBT元器件与其中两个二极管元器件构成两个并联的BOOST电路主回路，另两个二极管元器件构成两个并联的BOOST电路的二极管旁路回路；二极管旁路回路的输入端与BOOST电感302的输入侧连接到输入汇流配电单元I的直流正路输出端，二极管旁路回路的输出端与两个并联BOOST电路输出一起并接接至输出配电单元2的输入正路端；当汇流箱输入电压高于DC/DC升压变换单元3的输出时二极管旁路回路导通，DC/DC升压变换单元3停止工作。
[0045]本实施例中，如图4所示，输入汇流配电单元I与现有汇流箱的输入汇流配电单元I相同，为多路光伏组串输入直流的汇流并联形式。其包括第一汇流母线103，每一组中各光伏组串与第一汇流母线103之间分别连接有一汇流支线，各汇流支线串联有支线熔断器101，支线熔断器101起保护系统的作用，第一汇流母线103通过一线路通断控制开关105与DC/DC升压变换单元3相连，线路通断控制开关105用于线路通断操作/控制。各汇流支线上还串联有用于检测光伏组串输入电流的检测单元102，该检测单元102采用现有技术；第一汇流母线103的输出端并联有第一防雷保护装置104，用于汇流箱的输入侧防雷保护。上述线路通断控制开关105和第一防雷保护装置104可根据实际应用需要选配。
[0046]本实施例中，如图4所示，输出配电单元2由用于操作控制线路通断的线路控制开关和用于线路保护的熔断器构成，线路控制开关和熔断器串联于连接DC/DC升压变换单元3输出端和输出线路5的输出直流回路中。
[0047]本实施例中，如图4所示，第二汇流母线4的输出端还并联有第二防雷保护装置6，用于汇流箱的输出侧的防雷保护。
[0048]图3示出了本实用新型的第二种汇流箱电路结构，该汇流箱电路结构与第一种汇流箱电路结构基本相同，不同的是，若干个光伏组串分为两组以上，具体是，若干个光伏组串的数量为η个，将η个光伏组串分为a组，且a多2，n/a为整数，将η个光伏组串等分为a组；这样，汇流箱电路结构中也相应设有a个电路基本拓扑单元(参见图3中的A201~A20a)，各组光伏组串分别通过一个电路基本拓扑单元与第二汇流母线4相连，第二汇流母线4再与输出线路5相连，将a个电路基本拓扑单元的较高电压等级稳定直流输出再通过第二汇流母线4汇流成一路并由输出线路5输出。
[0049]该汇流箱电路结构进一步能够满足单台汇流箱匹配的η个光伏组串的光伏组件阵列多个MPPT功能，实现了对η个光伏组串的a个MPPT功能，光伏阵列系统MPPT路数由传统的I路提高为汇流箱数量与汇流箱的电路基本拓扑单元数量的乘积值，显著提高光伏系统MPPT能力和发电量。
[0050]在其他实施例中，当n/a为非整数时，将η个光伏组串分为a+Ι组，其中，n/a所得余数个光伏组串为一组，其他光伏组串等分为a组。
[0051]图4还示出了本实用新型的一种光伏发电系统，该光伏发电系统包括光伏逆变器7以及若干个上述的第二种汇流箱电路结构，各汇流箱电路结构的输出线路5并联连接至光伏逆变器7。光伏逆变器7以匹配直流输入电压等级的直流逆变转换成合适的较高电压等级交流电馈入电网。
[0052]此外，本实用新型的光伏发电系统还可以采用光伏逆变器7以及若干个上述第一种汇流箱电路结构进行组合。
[0053]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种汇流箱电路结构，包括输出线路(5)以及用于将光伏组件阵列中若干个光伏组串汇流成一路输出至输出线路(5)的电路基本拓扑单元，若干个所述光伏组串分为一组以上，每一组光伏组串均通过一个所述电路基本拓扑单元与所述输出线路(5)相连，其特征在于:所述电路基本拓扑单元包括依次相连的输入汇流配电单元(I)、DC/DC升压变换单元(3)和输出配电单元(2)。
2.根据权利要求1所述的汇流箱电路结构，其特征在于:所述DC/DC升压变换单元(3)包括交错式并联BOOST升压电路，所述交错式并联BOOST升压电路的并联路数为两路或三路或四路，且配设有相应的BOOST电感、电容以及电压和电流检测单元。
3.根据权利要求2所述的汇流箱电路结构，其特征在于:所述DC/DC升压变换单元(3)的交错式并联BOOST升压电路为两路交错式并联BOOST升压电路，所述DC/DC升压变换单元(3)的电路具体包括: 两路交错式BOOST升压电路的输入电容(301)和输出电容(304)，所述输入电容(301)和输出电容(304)分别位于DC/DC升压变换单元(3)的输入侧和输出侧，且并联于直流主回路中； 两路交错式BOOST升压电路的BOOST电感(302)，所述BOOST电感(302)串联于两个BOOST升压输入主回路中，所述BOOST电感(302 )包括第一电感LI和第二电感L2，第一电感LI和第二电感L2所在的两个回路为并联形式； 功率开关器件模块(303)，所述功率开关器件模块(303)集成有2个IGBT元器件和四个二极管元器件，2个IGBT元器件与其中两个二极管元器件构成两个并联的BOOST电路主回路，另两个二极管元器件构成两个并联的BOOST电路的二极管旁路回路；所述二极管旁路回路的输入端与所述BOOST电感(302)的输入侧连接到所述输入汇流配电单元(I)的直流正路输出端，二极管旁路回路的输出端与两个并联BOOST电路输出一起并接接至所述输出配电单元(2)的输入正路端；当汇流箱输入电压高于DC/DC升压变换单元(3)的输出时二极管旁路回路导通，DC/DC升压变换单元(3)停止工作。
4.根据权利要求1所述的汇流箱电路结构，其特征在于:所述输入汇流配电单元(I)包括第一汇流母线(103)，每一组中各光伏组串与第一汇流母线(103)之间分别连接有一汇流支线，各汇流支线串联有支线熔断器(101 )，所述第一汇流母线(103)通过一线路通断控制开关(105)与DC/DC升压变换单元(3)相连。
5.根据权利要求4所述的汇流箱电路结构，其特征在于:各汇流支线上还串联有用于检测光伏组串输入电流的检测单元(102);所述第一汇流母线(103)的输出端并联有第一防雷保护装置(104)。
6.根据权利要求1所述的汇流箱电路结构，其特征在于:所述输出配电单元(2)由用于控制线路通断的线路控制开关和用于线路保护的熔断器构成，所述线路控制开关和熔断器串联于连接DC/DC升压变换单元(3)输出端和输出线路(5)的输出直流回路中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的汇流箱电路结构，其特征在于:所述光伏组串的数量为η个，将η个光伏组串分为a组，且a多2 ;当n/a为整数时，将η个光伏组串等分为a组；当n/a为非整数时，将η个光伏组串分为a+Ι组，其中，n/a所得余数个光伏组串为一组，其他光伏组串等分为a组。
8.根据权利要求7所述的汇流箱电路结构，其特征在于:各组光伏组串的电路基本拓扑单元通过第二汇流母线(4)与所述输出线路(5 )相连。
9.根据权利要求8所述的汇流箱电路结构，其特征在于:所述第二汇流母线(4)的输出端还并联有第二防雷保护装置(6 )。
10.一种光伏发电系统，其特征在于:包括光伏逆变器(7)以及若干个如权利1~9中任一项所述的汇流箱电路结构，各汇流箱电路结构的输出线路(5)并联连接至所述光伏逆变器(7)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种汇流箱电路结构及光伏发电系统，该汇流箱电路结构包括输出线路以及用于将光伏组件阵列中若干个光伏组串汇流成一路输出至输出线路的电路基本拓扑单元，若干个光伏组串分为一组以上，每一组光伏组串均通过一个电路基本拓扑单元与输出线路相连，电路基本拓扑单元包括依次相连的输入汇流配电单元、DC/DC升压变换单元和输出配电单元。该光伏发电系统包括光伏逆变器以及若干个上述的汇流箱电路结构，各汇流箱电路结构的输出线路并联连接至光伏逆变器。本实用新型具有MPPT功能并可将宽范围变化的光伏直流稳定成较高电压等级的直流电输出，可提升系统发电量、提高功率密度、降低逆变器系统占地面积和系统成本。
【IPC分类】H02S40-34
【公开号】CN204578458
【申请号】CN201520130598
【发明人】冯江华, 蹇芳, 管仁德, 唐洲, 刘玉柱, 唐海燕, 陈艺峰, 张洪浩, 姚明, 张蓉, 吴建雄, 廖远辉
【申请人】南车株洲电力机车研究所有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年3月9日