一种光伏发电系统的制作方法
【专利摘要】一种光伏发电系统，包括第一光伏组串、第一直流变换器、第二光伏组串、第二直流变换器和逆变器，逆变器的输入端包括第一输入端、中间输入端和第二输入端，其中第一光伏组串和第一直流变换器串联，第二光伏组串和第二直流变换器串联，第一直流变换器和第二直流变换器串联形成直流变换器串联线，第一直流变换器的输出正极与逆变器的第一输入端连接，直流变换器串联线与逆变器的中间输入端连接，第二直流变换器的输出负极与逆变器的第二输入端连接，逆变器对总母线电压Vb、子母线电压V1、子母线电压V2中的任意两个量能够独立控制，从而实现逆变器的输入功率和输出功率的动态平衡，保证系统稳定工作。
【专利说明】
-种光伏发电系统
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种发电系统。具体而言，本实用新型设及一种光伏发电系统。
【背景技术】
[0002] 现有技术的光伏发电系统中，η个光伏组件串联后，形成光伏组串，然后与入直流 变换器连接，直流变换器与光伏逆变器连接，光伏组串的输出（直流变换器的输入）的电压 为lOOOVdc。如果将光伏组件串联的个数由原来的η个变为化个，则光伏组串的输出电压上 升到2000Vdc。光伏组串输出电压升高后，一方面能减少了光伏发电系统的线缆损耗，另一 方面，减少了光伏发电系统的线缆，增大了直流变换器和光伏逆变器的功率密度，有效降低 了光伏发电系统的成本。升压后的光伏发电系统如图1所示，串联的化个光伏组件1的正极 连接到带有MPPT(MPPT是"Maximum Power Point Tracking"的缩写，MPPT的译文是"最大功 率点跟踪"）功能的直流变换器2的输入正极2曰，串联的化个光伏组件1的负极连接到带有 MPPT功能的直流变换器2的输入负极2b，直流变换器2的输出正极2c连接到逆变器3的输入 正极3a，直流变换器2的输出负极2d连接到逆变器3的输入负极3b，逆变器3将来自直流变换 器2的直流电转换为交流的Ξ相交流电（311，3￥，3胖），逆变器3的输出可^馈电入网或者与负 载连接。在一个实例中，逆变器3可W为二电平逆变器。相比于lOOOVdc的光伏发电系统， 2000Vdc的光伏发电系统可大幅度增大逆变器的功率密度，直流变换器和逆变器的价格降 低30% W上，同时，大幅度减少了光伏发电系统的线缆、汇流箱等设施，降低了光伏发电系 统的的成本。
[0003] 现有技术的升压后的光伏发电系统具有W下缺陷：
[0004] 1)光伏发电系统的电压升高到2000Vdc后，直流变换器内部需要采用耐压等级更 高的功率器件，2000Vdc W上耐压等级的功率器件和1200Vdc的功率器件相比，2000Vdc W上 耐压等级的功率器件损耗大，降低了光伏发电系统的效率。
[0005] 2)光伏发电系统的电压升高到2000V后，为节省成本，直流变换器和逆变器的功率 等级大幅提局，但是含有MPPT功能的直流变换器的数量大幅度减少，导致光伏组件最大功 率跟踪的效率降低。
[0006] 3)光伏组件串联后，光伏组串的逆变器输出相电流大小取决于该光伏组串中逆变 器输出相电流最小的组件，即组件串联后，光伏组串的逆变器输出相电流存在"木桶效应"。 因此，同等条件下，与2串由η个组件串联而成的组串对比，化个组件串联而成的组串，由于 存在电流失配问题，其输出的功率更小，运将造成光伏发电系统发电量的下降。
[0007] 为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提出了一种光伏发电系统，其提高了 直流变换器的效率和光伏电站最大功率跟踪的效率，改善了化个组件串联时的电流失配问 题，提高了光伏发电系统的发电量。 【实用新型内容】
[0008] 本实用新型提出了一种光伏发电系统，旨在解决现有技术中光伏发电系统存在电 流失配和发电量不高的问题。
[0009] 本实用新型的一个技术方案提供了一种光伏发电系统，包括第一光伏组串、第一 直流变换器、第二光伏组串、第二直流变换器和逆变器，逆变器的输入端包括第一输入端、 中间输入端和第二输入端，其中第一光伏组串和第一直流变换器串联，第二光伏组串和第 二直流变换器串联，第一直流变换器和第二直流变换器串联形成直流变换器串联线，第一 直流变换器的输出正极与逆变器的第一输入端连接，直流变换器串联线与逆变器的中间输 入端连接，第二直流变换器的输出负极与逆变器的第二输入端连接。
[0010] 根据本实用新型的上述一个技术方案提供的光伏发电系统，其中逆变器对总母线 电压化、子母线电压VI、子母线电压V2中的任意两个量能够独立控制。
[0011] 根据本实用新型的上述一个技术方案提供的光伏发电系统，其中逆变器还包括逆 变桥、滤波器、控制系统和输出端，逆变桥与滤波器连接，其中逆变器的控制系统与逆变器 的输入端、输出端和逆变桥连接，控制系统包括总母线电压控制模块、电压差控制模块、PWM 控制模块和电流控制模块，其中，总母线电压控制模块用于与逆变器的第一输入端和电流 控制模块连接，电流控制模块还用于与PWM控制模块连接，PWM控制模块还与电压差控制模 块和逆变器的逆变桥连接，电压差控制模块还与逆变器的中间输入端连接，其中控制系统 通过总母线电压控制模块、电压差控制模块、PWM控制模块和电流控制模块对总母线电压 化、子母线电压VI、子母线电压V2中的任意两个量独立控制。
[0012] 根据本实用新型的上述一个技术方案提供的光伏发电系统，其中逆变桥中有多个 功率开关管，将影响子母线电压Vi的功率开关管分成一组，它们的占空比为第一占空比化； 将影响子母线电压V2的功率开关管分成一组，它们的占空比为第二占空比化，控制系统通过 总母线电压控制模块、电压差控制模块、PWM控制模块和电流控制模块能够对第一占空比化 和第二占空比化进行独立调节，从而实现对逆变器中总母线电压Vb、子母线电压VI、子母线 电压V2中的任意两个量的独立控制。
[0013] 根据本实用新型的上述一个技术方案提供的光伏发电系统，其中控制系统通过将 总母线电压Vb、逆变器输出相电流Igrid和子母线电压Vl分别与预设总母线参考电压Vbref、预 设参考电流Iref和预设子母线参考电压Vlref分别进行比较，根据比较结果对第一占空比化和 第二占空比化进行独立调节，从而实现对逆变器中总母线电压Vb、子母线电压VI、子母线电 压V2中的任意两个量的独立控制。
[0014] 根据本实用新型的上述一个技术方案提供的光伏发电系统，其中逆变器的输出端 包括U输出端、V输出端和W输出端，逆变器的输出端能够与电网或者负载连接。
[0015] 根据本实用新型的上述一个技术方案提供的光伏发电系统，其中第一光伏组串和 第二光伏组串中，所串联的组件个数相等或不相等，第一光伏组串和第二光伏组串串联形 成光伏组串串联线，光伏组串串联线与第一直流变换器的输入负极和第二直流变换器的输 入正极相连。
[0016] 根据本实用新型的上述一个技术方案提供的光伏发电系统，其中逆变器为Ξ电平 逆变器，直流变换器是具有最大功率点跟踪功能的直流变换器。
[0017] 根据本实用新型的上述一个技术方案提供的光伏发电系统，其中逆变器为k电平 逆变器，其中k大于3,直流变换器是具有最大功率点跟踪功能的直流变换器。
[0018] 本实用新型的另一个技术方案提供了一种用于光伏发电系统的控制方法，其中，
[0019] 在步骤102,对总母线电压Vb、逆变器输出相电流Igrid、子母线电压Vi进行实时采 样；
[0020] 在步骤104,判断总母线电压Vb是否大于预设总母线参考电压Vbref，如果总母线电 压化大于预设总母线参考电压化ref,则在步骤106增大预设参考电流Iref，使得逆变器输出相 电流Igrid增大;否则，在步骤108减小预设参考电流Iref，使得逆变器输出相电流Igrid减少；
[0021] 在步骤110,判断逆变器输出相电流Igrid是否大于预设参考电流^6:，如果逆变器 输出相电流Igrid大于预设参考电流Iref，则在步骤112,减小第一占空比化和第二占空比化； 否则在步骤114，增大第一占空比化和第二占空比化；
[0022] 在步骤116,判断子母线电压Vl是否大于预设子母线参考电压Vlref。如果子母线电 压Vl大于预设子母线参考电压Vlref，且在步骤117判断出子母线电压Vl与预设子母线参考电 压Vlref之间的偏差大于预定限值，则在步骤118,增大第一占空比化并减小第二占空比化;否 则程序由步骤117返回步骤102;如果子母线电压Vl不大于预设子母线参考电压Vlref且在步 骤119判断出子母线电压Vl与预设子母线参考电压Vlref之间的偏差大于预定限值，则在步骤 120减小第一占空比化并增大第二占空比化;否则程序由步骤119返回步骤102。
[0023] 本实用新型的又一技术方案提供了一种光伏发电系统，包括P个光伏组串、q个光 伏组串、P个并联的直流变换器、q个并联的直流变换器和逆变器，P和q为大于0的自然数，其 中P个光伏组串分别接入P个并联的直流变换器的输入端，q个光伏组串分别接入q个并联的 直流变换器的输入端，P个并联的直流变换器的输出负极与q个并联的直流变换器的输出正 极相连形成直流变换器串联线，P个并联的直流变换器的输出正极与逆变器的第一输入端 相连，q个并联的直流变换器的输出负极与逆变器的第二输入端相连，直流变换器串联线与 逆变器的中间输入端相连。
[0024] 根据本实用新型的上述又一技术方案提供的光伏发电系统，其中每个直流变换器 接入的光伏组串中，组件的数量是相等的或者不相等的。
[0025] 根据本实用新型的上述又一技术方案提供的光伏发电系统，其中逆变器为Ξ电平 逆变器，逆变器的输出端包括U输出端、V输出端和W输出端，逆变器的输出端能够与电网或 者负载连接，直流变换器是具有最大功率点跟踪功能的直流变换器。
[0026] 根据本实用新型的上述又一技术方案提供的光伏发电系统，其中逆变器为k电平 逆变器，其中k大于3，逆变器的输出端包括U输出端、V输出端和W输出端，逆变器的输出端能 够与电网或者负载连接，直流变换器是具有最大功率点跟踪功能的直流变换器。
[0027] 本实用新型的再一技术方案提供了一种光伏发电系统，包括(k-1)个光伏组串、 化-1)个直流变换器和1个k电平逆变器，k电平逆变器输入端的直流母线分成(k-1)段子母 线，化-1)个光伏组串分别与化-1)个直流变换器的输入端连接，化-1)个直流变换器依次串 联，并分别与逆变器输入端的化-1)段子母线连接，逆变器对总母线电压化和子母线电压Vi 能够独立控制，其中1 < i <化-1)，i为自然数，k为大于3的自然数。
[0028] 根据本实用新型的上述再一技术方案提供的一种光伏发电系统，其中
[0029] 化-1)个光伏组串中，每个组串所包含的组件个数相等或者不相等，直流变换器是 具有最大功率点跟踪功能的直流变换器。
[0030] 根据本实用新型的光伏发电系统相比于现有技术的光伏发电系统具有W下技术 效果：1)直流变换器可W沿用原1000V系统的方案，效率高，技术风险低;2)本实用新型的光 伏发电系统的MPPT效率更高，因而根据本实用新型的光伏发电系统效率高;3)子母线电压 可W在一定范围调整，降低了光伏组串之间的功率失配率，提高了各个直流变换器的输出 效率。
【附图说明】
[0031] 参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的 是:运些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护 范围构成限制。图中：
[0032] 图1示出了现有技术的光伏发电系统的拓扑结构图。
[0033] 图2示出了根据本实用新型的一个实施例的光伏发电系统的拓扑结构图。
[0034] 图3示出了根据本实用新型的另一个实施例的光伏发电系统的拓扑结构图。
[0035] 图4示出了如图2和图3所示的根据本实用新型的一个实施例的光伏发电系统的控 制框图。
[0036] 图5示出了根据本实用新型的又一个实施例的光伏发电系统的拓扑结构图。
[0037] 图6示出了根据本实用新型的再一个实施例的光伏发电系统的拓扑结构图。W及
[0038] 图7示出了用于如图4所示的根据本实用新型的一个实施例的光伏发电系统的控 制方法的流程图。
[0039] 部件及标号列表 ΓηΠ 4〇?
【具体实施方式】
[0043] 图2-7和W下说明描述了本实用新型的可选实施方式W教导本领域技术人员如何 实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本 领域技术人员应该理解源自运些实施方式的变型或替换将落在本实用新型的范围内。本领 域技术人员应该理解下述特征能够W各种方式组合W形成本实用新型的多个变型。由此， 本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
[0044] 逆变器是一种将直流电转化为交流电的装置。逆变器的输出依据并网的要求，可 ^为立相四线(带N线)审喊立相立线制(不带N线）。对于立相四线(带N线)制而言，逆变器的 输出U、V、W代表U相、V相和W相(火线），逆变器的输出N为中性线（零线）。逆变器输入端的直 流母线由串联的n-1个母线电容Ci、C2、……、Cn-i分成n-1段，每段直流母线的电压分别为VI、 V2、……、Vn-l，每段直流母线可W分别接入与光伏组串连接的直流变换器。例如，在本申请 的图2中，Ξ电平逆变器输入端的直流母线由串联的母线电容Cl和C2分成2段，每段直流母线 可W接入与η个串联的光伏组件连接的带有最大功率点跟踪功能的直流变换器。k电平逆变 器中，通过调节逆变桥中的功率开关管的占空比D(Duty的缩写），可W控制逆变器的输入母 线电压和输出相电流。因为逆变桥中有多个功率开关管，每个功率开关管的占空比D都可W 独立控制。运里将影响子母线电压Vi的功率开关管分成一组，它们的占空比为第一占空比 Di;将影响子母线电压V2的功率开关管分成一组，它们的占空比为第二占空比化;依次类推， k电平逆变器共有n-1组占空比化、〇2、……、Dk-i，分别影响子母线电压Vi、V2、……、Vk-i。在本 申请中，光伏组串由多个光伏组件串联形成。
[0045] 图2示出了根据本实用新型的一个实施例的光伏发电系统的拓扑结构图。如图2所 示，根据本实用新型的一个实施例的光伏发电系统包括第一光伏组串10、第一直流变换器 12、第二光伏组串20、第二直流变换器22和逆变器30,逆变器的输入端包括第一输入端30a、 中间输入端30c和第二输入端30b，其中第一光伏组串10和第一直流变换器12串联，第二光 伏组串20和第二直流变换器22串联，第一直流变换器12和第二直流变换器22串联形成直流 变换器串联线100,第一直流变换器的输出正极12c与逆变器的第一输入端30a连接，直流变 换器串联线100与逆变器的中间输入端30c连接，第二直流变换器的输出负极22d与逆变器 的第二输入端30b连接，逆变器对总母线电压化和子母线电压Vi能够独立控制。
[0046] 第一光伏组串10和第二光伏组串20分别包括η个串联的光伏组件，第一光伏组串 10和第二光伏组串20串联形成光伏组串串联线101，光伏组串串联线101与第一直流变换器 的输入负极12b和第二直流变换器的输入正极22a相连。
[0047] 具体而言，第一直流变换器12的输出负极12d和第二直流变换器22的输出正极22c 串联，形成直流变换器串联线100，直流变换器串联线100与逆变器30的中间输入端30c相 连。
[004引具体而言，第一光伏组串10的正极连接到第一直流变换器12的输入正极12a，第一 光伏组串10的负极12b连接到第一直流变换器12的输入负极12b;第二光伏组串20的正极连 接到第二直流变换器22的输入正极22a，第二光伏组串20的负极连接到第二直流变换器22 的输入负极22b。
[0049] 具体而言，如图2所示，逆变器为Ξ电平逆变器30，Ξ电平逆变器30的第一输入端 30a与Ξ电平逆变器30的中间输入端30c之间的电压称为子母线电压Vi，S电平逆变器30的 第二输入端30b与Ξ电平逆变器30的中间输入端30c之间的电压称为子母线电压V2,总母线 电压Vb(Vb = Vi+V2)是指实时采集的Ξ电平逆变器30的第一输入端30a和第二输入端30b之 间的电压。在光伏发电站，子母线电压Vi与子母线电压V2之间可能存在较大的差别，使得Ξ 电平逆变器30会出现过压故障。
[0050] 图3示出了根据本实用新型的另一个实施例的光伏发电系统的拓扑结构图。如图3 所示，其与图2中的光伏发电系统的差别仅在于，第一光伏组串10的负极与第二光伏组串20 的正极相连，形成光伏组串串联线101，光伏组串串联线101与第一直流变换器12的输入负 极和第二直流变换器22的输入正极相连。
[0化1] 在图2和图3中，逆变器的输入功率Pin = Pl+P2 = Vl*Il+V2*l2(公式1)，逆变器的输入 功率Pin等于直流变换器12和直流变换器22的输出功率Pi和P2的和，Ii和12分别表示直流变 换器12和直流变换器22的输出电流。逆变器的输出功率P〇ut = ri冲in = 3*Vg*Igrid(公式2)，其 中，η为逆变器转换效率，Vg为逆变器输出相电压，igrid为逆变器输出相电流。直流变换器的 功能是寻找光伏组串的最大功率点，并将最大功率输送至逆变器。其中子母线电压Vi和V2是 受逆变器控制的，通过控制子母线电压Vi和V2,可W达到逆变器的输入功率和输出功率的动 态平衡，保证系统稳定工作。
[0052] 当逆变器的输入功率Pin大于逆变器的输出功率Pout和逆变器的损耗功率PlDss的和 时，逆变器多余的输入功率将被逆变器母线电容Cl和C2吸收，导致总母线电压Vb上升，总母 线电压化偏离预设总母线参考电压Vbref。此时，将逆变桥中功率开关管的占空比D逐渐调大， 则逆变器的输出功率增大，即逆变器输出相电流Igrid(逆变器输出功率大小与逆变器输出 相电流Igrid成线性关系)将增大。当调整到逆变器的输出功率Pout和逆变器的损耗功率PlDss 的和大于逆变器的输入功率Pin时，总母线电压化则下降。
[0053] 在调整总母线电压的同时，如果子母线电压Vl与预设子母线参考电压Vlref的偏差 Δγ?超出预定限值，调整第一占空比化，可W稳定子母线电压VI。即Δν?〉0,且超出预定限 值，则增大第一占空比化，减少第二占空比化，使得电容Cl放出更多能量，子母线电压Vi下 降；Avko,且超出预定限值，则减少第一占空比化，增大第二占空比化，使得电容Cl放出更 少的能量，子母线电压Vi上升。而子母线电压V2(V2 =化-Vl)也可W单独调整。
[0054] 因此，可W看出，总母线电压Vb、子母线电压Vi和子母线电压V2的调整是通过调节 逆变器中功率开关管的占空比D，改变逆变器输出相电流Igrid，从而实现逆变器的输入功率 和输出功率的动态平衡，保证系统稳定工作。
[0055] 图4示出了如图2和图3所示的根据本实用新型的一个实施例的光伏发电系统的控 审雌图。如图4所示，逆变器30包括输入端、逆变桥、滤波器、控制系统和输出端，逆变桥与滤 波器连接，其中逆变器的控制系统与逆变器的输入端、输出端和逆变桥连接，控制系统包括 总母线电压控制模块50、电压差控制模块5UPWM控制模块52和电流控制模块53,其中，总母 线电压控制模块用于与逆变器的第一输入端30a和电流控制模块53连接，电流控制模块53 还用于与PWM控制模块52连接，PWM控制模块52还与电压差控制模块51和逆变器的逆变桥连 接，电压差控制模块51还与逆变器的中间输入端30c连接，其中控制系统通过总母线电压控 审臘块50、电压差控制模块51、P歷控制模块52和电流控制模块53可W对总母线电压Vb、子 母线电压Vi和子母线电压V2中任意两者进行独立控制。在一个实例中，逆变器为Ξ电平逆变 器30,逆变器30的输出U、V、W与电网或者负载相连。在另外的实例中，逆变器为k电平逆变 器，其中η大于3。
[0056] 对于逆变器而言，逆变桥中有多个功率开关管，每个功率开关管的占空比D能够独 立控制。对于Ξ电平逆变器30而言，将影响子母线电压Vi的功率开关管分成一组，它们的占 空比为第一占空比化;将影响子母线电压V2的功率开关管分成一组，它们的占空比为第二占 空比控制系统通过总母线电压控制模块50、电压差控制模块51、P歷控制模块52和电流 控制模块53能够对第一占空比化和第二占空比化进行独立调节，使得总母线电压化、子母线 电压Vi和子母线电压V2中任意两者可进行独立控制。具体而言，控制系统通过将总母线电压 化、逆变器输出相电流Igrid和子母线电压Vl分别与预设总母线参考电压化ref、预设参考电流 Iref和预设子母线参考电压Vlref分别进行比较，根据比较结果对第一占空比化和第二占空比 化进行独立调节，使得逆变器的总母线电压Vb和子母线电压Vl能够独立控制，从而实现子母 线电压Vl和子母线电压V2的独立控制。由于子母线电压Vl和子母线电压V2能够独立控制，可 W达到逆变器30的输入功率和输出功率的动态平衡，保证光伏发电系统稳定工作。
[0057] 再具体而言，图7示出了用于如图4所示的根据本实用新型的一个实施例的光伏发 电系统的控制方法的流程图。如图7所示：
[0058] 在步骤100，光伏发电系统的控制方法开始；
[0059] 在步骤102,对总母线电压Vb、逆变器输出相电流Igrid、子母线电压Vi进行实时采 样；
[0060] 在步骤104,判断总母线电压Vb是否大于预设总母线参考电压化ref。如果总母线电 压化大于预设总母线参考电压化ref,则在步骤106则增大预设参考电流Iref，使得逆变器输出 相电流Igrid增大;否则，在步骤108减小预设参考电流Iref，使得逆变器输出相电流Igrid减少；
[0061] 在步骤110,判断逆变器输出相电流Igrid是否大于预设参考电流^6:。如果逆变器 输出相电流Igrid大于预设参考电流Iref，则在步骤112,减小第一占空比化和第二占空比化； 否则在步骤114，增大第一占空比化和第二占空比化；
[0062] 在步骤116,判断子母线电压Vl是否大于预设子母线参考电压Vlref。如果子母线电 压Vl大于预设子母线参考电压Vlref，且偏差（Δγ?等于子母线电压Vl减去预设子母线参考电 压Vlref)大于预定限值(步骤117)，在步骤118,增大第一占空比化并减小第二占空比D2;否则 程序由步骤117返回步骤102;如果子母线电压Vl不大于预设子母线参考电压Vlref且偏差大 于预定限值(步骤119)，则在步骤120减小第一占空比化并增大第二占空比化;否则程序由步 骤119返回步骤102。
[0063] 在步骤104中，需要说明的是，如果总母线电压Vb大于预设总母线参考电压Vbref则 说明逆变器输出相电流Igrid偏小，逆变器输入功率大于逆变器输出功率与逆变器损耗功率 之和，逆变器的多余的输入功率给母线电容Cl和C2充电，导致实际电压Vb上升，大于预设电 压化ref ,为此,需要执化步骤106,否则执化步骤108。
[0064] 由于第一占空比化和第二占空比化能够独立调节，因此，逆变器的总母线电压化和 子母线电压Vi能够独立控制，即子母线电压Vi和V2能够实现独立控制，可W达到逆变器30的 输入功率和输出功率的动态平衡，保证光伏发电系统稳定工作。
[0065] 图5示出了根据本实用新型的又一个实施例的光伏发电系统的拓扑结构图。如图5 所示，一种光伏发电系统，包括P个光伏组串、q个光伏组串、P个并联的直流变换器、q个并联 的直流变换器和一个逆变器，其中P个光伏组串分别接入P个并联的直流变换器的输入端，， q个光伏组串分别接入q个并联的直流变换器的输入端，P个并联的直流变换器的输出正极 与Ξ电平逆变器30的第一输入端30a相连，q个并联的直流变换器的输出负极与Ξ电平逆变 器30的第二输入端30b相连，直流变换器串联线与逆变器的中间输入端30c相连。Ξ电平逆 变器30将直流电转换为Ξ相交流电（U、V、W)，Ξ电平逆变器30的Ξ相输出与电网或者负载 相连。在该实施例中，Ρ和q至少为1。替换地，图5中所示的逆变器可W为k电平逆变器，其中k 大于3，逆变器的输出端包括U输出端、V输出端和W输出端，逆变器的输出端能够与电网或者 负载连接，直流变换器是具有最大功率点跟踪功能的直流变换器。
[0066] 图6示出了根据本实用新型的再一个实施例的光伏发电系统的拓扑结构图。如图6 所示，光伏发电系统包括化-1)个光伏组串、化-1)个直流变换器和1个k电平逆变器，k电平 逆变器输入端的直流母线分成化-1)段子母线，化-1)个光伏组串分别与化-1)个直流变换 器的输入端连接，化-1)个直流变换器依次串联，并分别与逆变器输入端的化-1)段子母线 连接，逆变器对总母线电压化和子母线电压Vi能够独立控制，其中1含i含化-i)，i为自然数， k为大于3的自然数。具体而言，如果子母线电压Vi与预设字母线参考电压Viref有偏差，则根 据图7的调节方式调整相应的占空比化。
[0067] 具体而言，第一直流变换器的输出正极与多电平逆变器300的第一输入端300a相 连，第一直流变换器的输出负极与第二直流变换器的输入正极相连，形成第一直流变换器 串联线，第一直流变换器串联线与多电平逆变器300的第二输入端30化相连，按照此方式， 第化-2)个直流变换器的输出负极与第化-1)个直流变换器的输出正极串联形成的第化-2) 个直流变换器串联线与多电平逆变器300的第化-1)个输入端相连，第化-1)个直流变换器 的输出负极与多电平逆变器300的第k个输入端相连，多电平逆变器300用于将输入的直流 电转换为Ξ相交流电（300U、300V、300W)，多电平逆变器300的输出与电网相连或者与负载 相连。可选地，k至少为3。
[0068] 根据本实用新型的光伏发电系统相比于现有技术的光伏发电系统具有W下技术 效果：1)直流变换器可W沿用原1000V系统的方案，效率高，技术风险低;2)本实用新型的光 伏发电系统的MPPT效率更高，因而根据本实用新型的光伏发电系统效率高;3)子母线电压 可W在一定范围调整，降低了光伏组串之间的功率失配率，提高了各个直流变换器的输出 效率。
【主权项】
1. 一种光伏发电系统，包括第一光伏组串、第一直流变换器、第二光伏组串、第二直流 变换器和逆变器，逆变器的输入端包括第一输入端、中间输入端和第二输入端，其中第一光 伏组串和第一直流变换器串联，第二光伏组串和第二直流变换器串联，第一直流变换器和 第二直流变换器串联形成直流变换器串联线，第一直流变换器的输出正极与逆变器的第一 输入端连接，直流变换器串联线与逆变器的中间输入端连接，第二直流变换器的输出负极 与逆变器的第二输入端连接。2. 如权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，逆变器对总母线电压Vb、子母线电压 Vi、子母线电压V2中的任意两个量能够独立控制。3. 如权利要求2所述的光伏发电系统，其特征在于，逆变器还包括逆变桥、滤波器、控制 系统和输出端，逆变桥与滤波器连接，其中逆变器的控制系统与逆变器的输入端、输出端和 逆变桥连接，控制系统包括总母线电压控制模块、电压差控制模块、PWM控制模块和电流控 制模块，其中，总母线电压控制模块用于与逆变器的第一输入端和电流控制模块连接，电流 控制模块还用于与PWM控制模块连接，PWM控制模块还与电压差控制模块和逆变器的逆变桥 连接，电压差控制模块还与逆变器的中间输入端连接，其中控制系统通过总母线电压控制 模块、电压差控制模块、PWM控制模块和电流控制模块对总母线电压V b、子母线电压h、子母 线电压V2中的任意两个量独立控制。4. 如权利要求3所述的光伏发电系统，其特征在于，逆变桥中有多个功率开关管，将影 响子母线电压化的功率开关管分成一组，它们的占空比为第一占空比Di;将影响子母线电压 糾勺功率开关管分成一组，它们的占空比为第二占空比出，控制系统通过总母线电压控制模 块、电压差控制模块、P丽控制模块和电流控制模块能够对第一占空比Di和第二占空比出进 行独立调节，从而实现对逆变器中总母线电压V b、子母线电压Vi、子母线电压V2中的任意两 个量的独立控制。5. 如权利要求4所述的光伏发电系统，其特征在于，控制系统通过将总母线电压Vb、逆变 器输出相电流I gnd和子母线电压Vi分别与预设总母线参考电压Vbrrf、预设参考电流Irrf和预 设子母线参考电压Vlref分别进行比较，根据比较结果对第一占空比0:和第二占空比D 2进行 独立调节，从而实现对逆变器中总母线电压Vb、子母线电压Vi、子母线电压V2中的任意两个 量的独立控制。6. 如权利要求3所述的光伏发电系统，其特征在于，逆变器的输出端包括U输出端、V输 出端和W输出端，逆变器的输出端能够与电网或者负载连接。7. 如权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，第一光伏组串和第二光伏组串中， 所串联的组件个数相等或不相等，第一光伏组串和第二光伏组串串联形成光伏组串串联 线，光伏组串串联线与第一直流变换器的输入负极和第二直流变换器的输入正极相连。8. 如权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，逆变器为三电平逆变器，直流变换 器是具有最大功率点跟踪功能的直流变换器。9. 如权利要求1所述的光伏发电系统，其特征在于，逆变器为k电平逆变器，其中k大于 3,直流变换器是具有最大功率点跟踪功能的直流变换器。
【文档编号】H02J3/38GK205430162SQ201520926751
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年11月19日
【发明人】温志伟, 庄波, 曹晓宁, 江红胜
【申请人】中民新能投资有限公司