专利名称：一种光伏并网发电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能利用技术领域，具体涉及一种光伏并网发 电系统。
背景技术：
现有的使用较多的光伏发电系统釆用的是单机工作，即光伏阵列 只能为一台并网逆变器供电，不能同时为多台并网逆变器供电，原因 是在最大功率跟踪上釆用的是分散式控制手段，因此不能实现光伏阵 列共用。当用户需要进行扩容时只能采用增加光伏阵列与并网逆变器 的容量来完成，这样明显增加了二次投入成本。并且釆用单机工作明 显增加了系统的工作维护量。单机工作在低负载状态时，转换效率明 显低下。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种能够根据需要在线扩容、转换效率 大、灵活性高、维护时间短的光伏并网发电系统，以克服现有技术的 不足。
为实现上述目的，本实用新型釆用如下技术方案 一种光伏并网发电系统，该系统包括控制与显示模块，与所述 控制与显示模块相连的至少一组光伏阵列，以及与所述控制与显示模 块、光伏阵列都相连的两组或两组以上的并网逆变模块，所述控制与 显示模块对所述光伏阵列进行最大功率点跟踪集中控制，根据光伏阵 列电能的大小，控制开启或关闭所述并网逆变模块，进行最大功率控 制，完成每个并网逆变模块的数据通信，以及集中显示该系统的工作 参数；所述控制与显示模块包括通信单元，通过通信母线与所述各 并网逆变模块相连；信号釆集控制单元，与所述通信单元相连，对所述通信单元传送来的数据加以区分、分配，解码出所需要的信号及工 作状态参数，并传送给并网功率计算单元；并网功率计算单元，与所 述信号采集控制单元相连，对所述信号进行累加计算，得出所述所有 并网逆变模块并网总功率及各并网逆变模块功率，并将计算结果传送
给MPPT控制单元或最大功率控制单元；MPPT控制单元，与所述并 网功率计算单元相连，用于所有并网逆变模块的MPPT控制，对至少
一组光伏阵列的最大功率进行跟踪扫描，确定其最大功率工作点；最 大效率控制单元，与所述信号釆集控制单元以及MPPT控制单元都相 连，根据所述信号釆集控制单元以及MPPT控制单元传送的数据以及 并网逆变模块的数量及工作情况，控制每个工作的并网逆变模块处于 满负荷状态。
其中，所述控制与显示模块还包括状态控制及显示单元，与所
述信号采集控制单元相连，从所述信号釆集控制单元中读取各并网逆
变模块的实时工作数据并显示；电源，与所述光伏阵列以及所述信号 釆集控制单元相连的。
其中，所述光伏阵列与所述控制与显示模块、并网逆变模块通过 光伏直流母线相连，所述电源以及所述并网逆变模块都与电网母线相 连。
本实用新型的光伏并网发电系统通过增加光伏阵列及增加相应 的并网逆变器模块，可以实现在线扩容，且由于运用集中式最大功率 跟踪控制方式，可以避免传统分散式最大功率跟踪控制所带来的相互 干扰的问题，能够实现最优最大功率跟踪控制，在任何状态均可获得 最大的转换效率，能最大程度的利用太阳能，缩短了维护时间，增强 了使用的灵活性。
图l为本实用新型的光伏并网发电系统的构成示意图。
具体实施方式
5本实用新型提出的光伏并网发电系统，结合附图和实施例详细说 明如下。
如图1所示，本实用新型的光伏并网发电系统，包括控制与显
示模块2、与控制与显示模块2相连的至少一组光伏阵列1、以及与控 制与显示模块、光伏阵列都相连的两组或两组以上的并网逆变模块3， 光伏阵列1及各模块通过光伏直流母线4连接，并实现电能的传输，通 过通信母线5实现信号数据的传输，各并网逆变模块3输出电能至电网 母线6。
其中，光伏阵列1输出电能至光伏直流母线4，输出信号数据至通 信母线5及从通信母线5获取控制信号数据；
控制与显示模块2主要对各个光伏阵列1进行MPPT ( Maximum Power Point Tracking,最大功率点跟踪)集中控制，根据光伏阵列l 电能的大小，控制开启或关闭并网逆变模块3从而来进行最大效率控 制，完成每个并网逆变模块3的数据通信，以及集中显示系统工作参 数；
并网逆变模块3将从光伏直流母线4获得的光伏阵列1的输出电能 直接转换成交流电，并输入到电网母线6，其并入电网功率的大小受 控制与显示模块2的控制，其运行的参数及数据通过通信母线5数送至 控制与显示模块。
控制与显示模块2进一步包括
通信单元201，主要通过通信母线5与并网逆变模块3完成通信； 信号采集控制单元202,与通信单元201相连，该信号采集控制
单元202主要是对通信单元201传送来的数据加以区分、分配，从数
据中解码出所需要的各种信号及工作状态参数，以供并网功率计算单
元203或状态控制及显示单元206使用；
并网功率计算单元203,与信号采集控制单元202相连，将信号
釆集控制单元202解码出来的电流信号进行累加计算，完成对整机并
6网总功率及各并网逆变模块3功率的计算，计算结果供MPPT控制单 元204或最大功率控制单元205使用；
MPPT控制单元204,与并网功率计算单元203相连，用于整机 的MPPT控制，对至少一组光伏阵列1的最大功率进行跟踪扫描，从 而确定其最大功率工作点，使光伏阵列l输出最大功率；
最大效率控制单元205，与信号釆集控制单元202以及MPPT控 制单元204都相连，从并网功率计算单元203中取得模块总功率，从 MPPT控制单元204中获取功率调节参数，然后根据并网逆变模块3 的数量及工作情况，对各并网逆变模块3进行控制，以使每个工作的 模块最大限度地处于满负荷状态，从而整机转换效率；
状态控制及显示单元206，与信号釆集控制单元202相连，主要 从信号采集控制单元202中取出各并网逆变模块3的实时工作数据进 行显示，以供用户了解系统工作状态；
电源207，与光伏阵列1以及信号釆集与控制单元202都相连， 为控制与显示模块2的控制电源部分，它从光伏直流母线4及电网母 线6中取得电能进行变换后供电给各模块。
其中，MPPT控制单元204的控制过程如下
首先，将并网总功率/并网逆变模块3单模块额定功率，获得整数
N;
然后，对各并网逆变模块3进行控制，使第1-第N号并网逆变模块 3处于满负荷工作状态，第(N+l)号并网逆变模块3受MPPT调节控 制，将大于(N+l)号的并网逆变模块3全部关闭；
当整个系统的并网逆变模块3的额定总功率远大于光伏阵列1最 大功率时，若所有并网逆变模块皆处于工作状态(及釆用模块均流出 的方案)，将出现低功率转换效率的问题。通过上述最大效率的控制 流程，本实用新型可以实时根据并网总功率的大小，使相应数量的并 网逆变模块3处于满负荷的工作状态，关闭其他多余的并网逆变模块3,从而提高整个系统的工作效率。另外，在取整数N的时候，可能
尚余部分不足单模块额定功率的功率，由于要进行MPPT调节，为避 免不让工作于满负载状态的模块执行MPPT调节，从而产生低功率转 换效率低的问题，因此由另一块非满载工作的并网逆变模块3，即 (N+l)号模块受MPPT调节控制，从而实现将MPPT调节时所产生不 足模块额定功率的部分功率并入电网。
随着光照强度及环境温度的变化，光伏电池的电能是时刻在变化 的，本实用新型的光伏并网发电系统采用了MPPT技术，这样在任一
时刻就必须会有功率在扰动变化，这是MPPT技术固定的特性。由于 l-N号并网逆变模块3均处于最大功率状态(即满负荷工作状态)，因 此只能依靠没有处于额定功率的并网逆变模块3来执行MPPT调节，这 样就不会产生同时进行MPPT调节致使每个并网逆变模块3输出功率 小于额定功率的现象。受MPPT调节的并网逆变模块3与其它满负荷工 作的并网逆变模块3的区别在于，受MPPT调节的逆变模块输出功率总 是小于额定功率，因为MPPT调节过程中并网功率是一直在扰动变化 的。采用本实用新型的输出功率的控制方法后，可以避免所有逆变模 块同时受扰动而处于非满负荷工作状态，从而避免使整机处于低转换 效率的工作状态。由于釆用了单个并网逆变模块3单独受MPPT调节技 术，与统一MPPT技术相比，又可以提高MPPT的跟踪精度。
本实用新型的设计重点在于光伏阵列组与并网逆变模块不是一 一对应的关系，它们通过控制与显示模块进行MPPT集中控制以及最 大效率控制，使整机(即所有并网逆变模块)能够共用一组光伏阵列， 并且能够跟踪光伏电能的大小自动调节并网逆变模块的开启与关闭， 从而避免了釆用模块均流输出而导致低功率转换效率低的问题，使系 统始终工作在最大效率状态。当用户需要进行扩容时，可以通过增加 光伏阵列组及并网逆变模块来完成。由于本实用新型釆用了模块化、 热插拔设计，因此在维护、扩容等方面具有一定的实用性。以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限 制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范 围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案 也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求 限定。
权利要求1、一种光伏并网发电系统，该系统包括控制与显示模块，与所述控制与显示模块相连的至少一组光伏阵列，以及与所述控制与显示模块、光伏阵列都相连的两组或两组以上的并网逆变模块，其特征在于，所述控制与显示模块对所述光伏阵列进行最大功率点跟踪集中控制，根据光伏阵列电能的大小，控制开启或关闭所述并网逆变模块，进行最大功率控制，完成每个并网逆变模块的数据通信，以及集中显示该系统的工作参数；所述控制与显示模块包括通信单元，通过通信母线与所述各并网逆变模块相连；信号采集控制单元，与所述通信单元相连，对所述通信单元传送的数据加以区分、分配，解码出所需要的信号及工作状态参数，并传送给并网功率计算单元；并网功率计算单元，与所述信号采集控制单元相连，对所述信号进行累加计算，得出所述并网逆变模块并网总功率及各并网逆变模块功率，并将计算结果传送给MPPT控制单元或最大功率控制单元；MPPT控制单元，与所述并网功率计算单元相连，用于所有并网逆变模块的MPPT控制，对至少一组光伏阵列的最大功率进行跟踪扫描，确定其最大功率工作点；最大效率控制单元，与所述信号采集控制单元以及MPPT控制单元都相连，根据所述信号采集控制单元以及MPPT控制单元传送的数据以及并网逆变模块的数量及工作情况，控制每个工作的并网逆变模块处于满负荷状态。
2、 如权利要求1所述的光伏并网发电系统，其特征在于，所述 控制与显示模块还包括状态控制及显示单元，与所述信号采集控制单元相连，从所述信 号采集控制单元中读取各并网逆变模块的实时工作数据并显示；电源，与所述光伏阵列以及所述信号釆集控制单元相连的。
3、如权利要求1或2所述的光伏并网发电系统，其特征在于，所 述光伏阵列与所述控制与显示模块、并网逆变模块通过光伏直流母线 相连，所述电源以及所述并网逆变模块都与电网母线相连。
专利摘要本实用新型涉及一种光伏并网发电系统，该系统包括控制与显示模块，与控制与显示模块相连的至少一组光伏阵列，以及与控制与显示模块、光伏阵列都相连的两组或两组以上的并网逆变模块，控制与显示模块对光伏阵列进行最大功率点跟踪集中控制，根据光伏阵列电能的大小，控制开启或关闭所述并网逆变模块，进行最大功率控制，完成每个并网逆变模块的数据通信，以及集中显示该系统的工作参数。本实用新型的系统能够根据需要在线扩容、转换效率大、灵活性高、维护时间短。
文档编号H02J3/38GK201414006SQ20092010826
公开日2010年2月24日 申请日期2009年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者军 王 申请人:北京天恒华意科技发展有限公司