一种分布式光伏发电的三相并网系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种分布式光伏发电的三相并网系统，属新能源【技术领域】。本发明是一种分布式光伏发电的三相并网系统，包括四个部分：第一部分是将二个或多个组件，以独立方式或串联方式接入直流-直流变换装置，本部分具体表现为直流-直流变换器的输入形式，即独立输入或串联输入；第二部分是由直流-直流变换装置的输出在内部相互串联、并联或串并联而形成具有电流源特性的直流电压输出，该电压输出或多个该电压输出并联形成直流母线，且该直流母线可以直接为非隔离的三相并网逆变器提供母线电压；第三部分是一个三相并网逆变器，该逆变器是一个无升压电路、且无电气隔离的三相并网逆变器；第四部分是直流电力线载波通讯装置，该通讯装置利用第二部分的直流母线进行电力线载波通讯，且该通讯装置位于直流-直流变换器的输出端，非隔离的三相并网逆变器的输入端。
【专利说明】—种分布式光伏发电的三相并网系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种分布式光伏发电并网系统，属新能源【技术领域】，特别涉及光伏并网发电领域中组件级分布式的直流-直流变换技术和集中逆变技术。
【背景技术】
[0002]并网式光伏发电系统可以分为集中式和分布式两种。与风力、水力单一发电机发电不同，光伏发电的原动力是一块块的光伏组件。目前光伏电厂大部分所采用的是集中式光伏并网发电方案，由多块光伏组件组成光伏阵列，其直流母线电压再通过逆变器逆变产生交流电压并入电网。集中式光伏并网发电方案中少则需要几十块组件(几千瓦)，多则需要上千块组件(几百千瓦)进行串、并连接，这样做所带来的缺点是:原本无耦合的每块光伏组件通过逆变器产生了强耦合，光伏组件的离散性引起组件发电功率的互相影响，故此全部组件一起实现的最大功率点跟踪，会产生“木桶短板效应”。
[0003]为了解除强耦合，可以实施组件级独立MPPT的功率变换，也可以减少串联组件的数目来减弱耦合的影响。
[0004]分布式光伏并网发电方案中的前端分布式直流-直流加后端集中式逆变系统主要由DC/DC部分与DC/AC部分两级结构组成，具体见附图1，其中该系统中的前端部分需要很多光伏组件来满足系统电压要求。DC/DC直流转换部分调整光伏阵列的工作点使其运行在MPP，因此这类产品通常被称为DMPPT或优化器(Optimizer) ;DC/AC逆变转换部分主要使输出电流与电网电压相位同步，同时获得可调的功率因数。
[0005]目前的优化器解决方案/产品中，只有三种形式:单一光伏组件输入，低电压输出(小于100V);单一光伏组件输入，中电压输出(小于400V);两个光伏组件输入，中电压输出(小于400V)。采用以上方案时，如果要为非隔离的三相逆变器直接提供直流电压，则必须要将优化器输出端串联，以形成足够高的直流电压。这使得光伏电厂的设计变得复杂和难以实现标准化施工，同时，由于优化器的串并联，如有直流电力线载波会使得直流电力线载波频率的电抗模型无法确定，极大地影响了通讯质量。本发明通过将输出端进行内部的一体化串联调节，使之最终输出端直接具备为非隔离三相逆变器提供直流母线的能力，可以实现光伏电厂的模块化、标准化施工，特别适合于10KW-300KW的光伏发电并网系统。同时由于在直流变换器的输出端和逆变器的输入端加入了电力线载波滤波器(LCF，LineCarrier Filter),直流电力线载波(PLCC,Power Line Carrier Communication)调制频率的阻抗可以保证稳定的通讯质量。
【发明内容】
[0006]本发明公开了一种分布式光伏发电的三相并网系统，属新能源【技术领域】。
[0007]本发明是一种分布式光伏发电的三相并网系统，包括四个部分:第一部分是将二个或多个组件，以独立方式或串联方式接入直流-直流变换装置，进行独立的最大功率点跟踪，本部分具体表现为直流-直流变换器的输入形式，即独立输入或串联输入；第二部分是由直流-直流变换装置的输出在内部相互串联、并联或串并联而形成具有电流源特性的直流电压输出，该电压输出或多个该电压输出并联形成直流母线，且该直流母线可以直接为非隔离的三相并网逆变器提供母线电压，母线电压一般高于380*1.414 = 537V;第三部分是一个三相并网逆变器，该逆变器是一个无升压电路、且无电气隔离的三相并网逆变器；第四部分是直流电力线载波通讯装置，该通讯装置利用第二部分的直流母线进行电力线载波通讯，且该通讯装置位于直流-直流变换器的输出端，非隔离的三相并网逆变器的输入端。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]附图1为前端分布式直流-直流加后端集中式逆变系统图
[0009]附图2为本发明的输入独立D2D输出串联的分布式光伏并网发电系统图
[0010]附图3为本发明的输入独立D2D输出串并联的分布式光伏并网发电系统图
[0011]附图4为本发明的输入独立D2D输出并联的分布式光伏并网发电系统图
[0012]附图5为本发明的输入串联的分布式光伏并网发电系统图
[0013]附图2标记
[0014]20-第一路直流-直流变换装置；21_第二路直流-直流变换装置；2n_第η路直流-直流变换装置；30_三相逆变器；40_电网；101为第一路光伏组件I ;102为第一路光伏组件2 ；103为第一路光伏组件3 ；104为第一路光伏组件4 ;111为第二路光伏组件I ;112为第二路光伏组件2 ;113为第二路光伏组件3 ;114为第二路光伏组件4 ；lnl为第η路光伏组件I ;1η2为第η路光伏组件2 ；1η3为第η路光伏组件3 ；1η4为第η路光伏组件4 ;201为第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器；202为第一路直流-直流变换装置中的LCF ;203为第一路直流变换器I ;204为第一路直流变换器2 ;205为第一路直流变换器3 ;206为第一路直流变换器4 ;211为第二路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器；212为第二路直流-直流变换装置中的LCF ；213为第二路直流变换器I ;214为第二路直流变换器2 ；215为第二路直流变换器3 ；216为第二路直流变换器4 ；2nl为第η路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器；2η2为第η路直流-直流变换装置中的LCF ；
[0015]2η3为第η路直流变换器I ;2η4为第η路直流变换器2 ；2η5为第η路直流变换器3 ；2η6为第η路直流变换器4 ；301为逆变器中的直流电力线载波调制器；302为逆变器中的LCF ；303为逆变器中的全桥电路‘为第一路直流-直流变换装置的输出电容;Co2为第二路直流-直流变换装置的输出电容；Cm为第η路直流-直流变换装置的输出电容；C。为逆变器中的电容；L1、L2、L3为三相逆变器输出电感。
[0016]附图5标记
[0017]20-第一路直流-直流变换装置；21_第二路直流-直流变换装置；2n_第η路直流-直流变换装置；30_三相逆变器；40_电网；101为第一路光伏组件I ;102为第一路光伏组件2 ；103为第一路光伏组件3 ；104为第一路光伏组件4 ;111为第二路光伏组件I ;112为第二路光伏组件2 ;113为第二路光伏组件3 ;114为第二路光伏组件4 ；lnl为第η路光伏组件I ;1η2为第η路光伏组件2 ；1η3为第η路光伏组件3 ；1η4为第η路光伏组件4 ；201为第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器；202为第一路直流-直流变换装置中的LCF ；203为第一路直流变换器；211为第二路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器；212为第二路直流-直流变换装置中的LCF ；213为第二路直流变换器；2nl为第η路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器；2η2为第η路直流-直流变换装置中的LCF ；2η3为第η路直流变换器；301为逆变器中的直流电力线载波调制器；302为逆变器中的LCF ；303为逆变器中的全桥电路；(^为第一路直流-直流变换装置的输出电容；C02为第二路直流-直流变换装置的输出电容；Cm为第η路直流-直流变换装置的输出电容；C。为逆变器中的电容；L1、L2、L3为三相逆变器输出电感。
【具体实施方式】
[0018]本发明的一种分布式光伏并网发电系统包括光伏组件，直流-直流变换装置和三相逆变器三大部分。
[0019]为了叙述清楚，本发明分别详细地分析了附图2、附图3、附图4和附图5，具体如下:
[0020]在附图2中，第一路光伏组件I (101)的输出端与第一路直流变换器I (203)的输入端相连；第一路光伏组件2(102)的输出端与第一路直流变换器2(204)的输入端相连；第一路光伏组件3 (103)的输出端与第一路直流变换器3 (205)的输入端相连；第一路光伏组件4 (104)的输出端与第一路直流变换器4 (204)的输入端相连；第一路光伏组件I (101)的输出端、第一路光伏组件2 (102)的输出端、第一路光伏组件3 (103)的输出端、第一路光伏组件4(104)的输出端 中的一端供地；第一路直流变换器I (203)输出的一端接第一路直流-直流变换装置的输出电 容Ctjl的一端和第一路直流-直流变换装置中的LCF (202)的输入端；第一路直流-直流 变换装置中的LCF(202)的输出端与第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)的一端相连；第一路直流变换器I (203)输出的另一端接第一路直流变换器2 (20 4)输出的一端；第一路直流变换器2 (204)输出的另一端接第一路直流变换器3 (205)输出的一端；第一路直流变换器3 (205)输出的另一端接第一路直流变换器4 (206)输出的一端；第一路直流变换器4 (206)输出的另一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的另一端和第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)的另一端；第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)与逆变器中的直流电力线载波调制器(301)并联；逆变器中的直流电力线载波调制器(301)的一端与逆变器中的LCF(302)的一端相连；逆变器中的LCF(302)的另一端接逆变器中的电容C。的一端和逆变器中的全桥电路(303)输入的一端；逆变器中的直流电力线载波调制器(301)的另一端接逆变器中的电容C。的另一端和逆变器中的全桥电路(303)输入的另一端相连；逆变器中的全桥电路(303)的输出端分别通过三相逆变器输出电感U、L2、L3接入电网(40)。
[0021]第二路至第η路的实施方式如同第一路。
[0022]在附图3中，第一路光伏组件I (101)的输出端与第一路直流变换器I (203)的输入端相连；第一路光伏组件2(102)的输出端与第一路直流变换器2(204)的输入端相连；第一路光伏组件3 (103)的输出端与第一路直流变换器3 (205)的输入端相连；第一路光伏组件4 (104)的输出端与第一路直流变换器4 (204)的输入端相连；第一路光伏组件I (101)的输出端、第一路光伏组件2 (102)的输出端、第一路光伏组件3 (103)的输出端、第一路光伏组件4(104)的输出端中的一端供地；第一路直流变换器1 (203)输出的一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的一端和第一路直流-直流变换装置中的LCF (202)的输入端；第一路直流-直流变换装置中的LCF (202)的输出端与第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)的一端相连；第一路直流变换器1 (203)输出的另一端接第一路直流变换器2 (204)输出的一端；第一路直流变换器2 (204)输出的另一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的另一端和第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)的另一端；第一路直流变换器3 (205)输出的一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的一端和第一路直流-直流变换装置中的LCF (202)的输入端；第一路直流变换器3 (205)输出的另一端接第一路直流变换器4(206)输出的一端；第一路直流变换器4 (206)输出的另一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的另一端和第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)的另一端；第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)与逆变器中的直流电力线载波调制器(301)并联；逆变器中的直流电力线载波调制器(301)的一端与逆变器中的LCF(302)的一端相连；逆变器中的LCF(302)的另一端接逆变器中的电容C。的一端和逆变器中的全桥电路(303)输入的一端；逆变器中的直流电力线载波调制器(301)的另一端接逆变器中的电容C。的另一端和逆变器中的全桥电路(303)输入的另一端相连；逆变器中的全桥电路(303)的输出端分别通过三相逆变器输出电感U、L2、L3接入电网(40)。
[0023]第二路至第η路的实施方式如同第一路。
[0024]在附图4中，第一路光伏组件I (101)的输出端与第一路直流变换器I (203)的输入端相连；第一路光伏组件2 (102)的输出端与第一路直流变换器2(204)的输入端相连；第一路光伏组件3 (103)的输出端与第一路直流变换器3 (205)的输入端相连；第一路光伏组件4 (104)的输出端与第一路直流变换器4 (204)的输入端相连；第一路光伏组件I (101)的输出端、第一路光伏组件2 (102)的输出端、第一路光伏组件3 (103)的输出端、第一路光伏组件4(104)的输出端中的一端供地；第一路直流变换器I (203)输出的一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的一端和第一路直流-直流变换装置中的LCF (202)的输入端；第一路直流-直流变换装置中的LCF (202)的输出端与第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)的一端相连；第一路直流变换器1 (203)输出的另一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的另一端和第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)的另一端；第一路直流变换器2 (204)输出的一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的一端和第一路直流-直流变换装置中的LCF (202)的输入端；第一路直流变换器2 (204)输出的另一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容C01的另一端和第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)的另一端；第一路直流变换器3 (205)输出的一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的一端和第一路直流-直流变换装置中的LCF (202)的输入端；第一路直流变换器3 (205)输出的另一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的另一端和第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)的另一端；第一路直流变换器4(206)输出的一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的一端和第一路直流-直流变换装置中的LCF (202)的输入端；第一路直流变换器4(206)输出的另一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的另一端和第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)的另一端；第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)与逆变器中的直流电力线载波调制器(301)并联；逆变器中的直流电力线载波调制器(301)的一端与逆变器中的LCF(302)的一端相连；逆变器中的LCF(302)的另一端接逆变器中的电容C。的一端和逆变器中的全桥电路(303)输入的一端；逆变器中的直流电力线载波调制器(301)的另一端接逆变器中的电容C。的另一端和逆变器中的全桥电路(303)输入的另一端相连；逆变器中的全桥电路(303)的输出端分别通过三相逆变器输出电感U、L2、L3接入电网(40)。
[0025]第二路至第η路的实施方式如同第一路。
[0026]在附图5中，第一路光伏组件I (101)输出的一端与第一路直流变换器(203)输入的一端相连；第一路光伏组件I (101)输出的另一端与第一路光伏组件2(102)输出的一端相连；第一路光伏组件2 (102)输出的另一端与第一路光伏组件3 (103)输出的一端相连；第一路光伏组件3 (103)输出的另一端与第一路光伏组件4(104)输出的一端相连；第一路光伏组件4(104)输出的另一端与第一路直流变换器(203)输入的另一端相连；第一路直流变换器I (203)输出的一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的一端和第一路直流-直流变换装置中的LCF(202)的输入端；第一路直流-直流变换装置中的LCF(202)的输出端与第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)的一端相连；第一路直流变换器I (203)输出的另一端接第一路直流-直流变换装置的输出电容Ctjl的另一端和第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)的另一端；第一路直流-直流变换装置中的直流电力线载波调制器(201)与逆变器中的直流电力线载波调制器(301)并联；逆变器中的直流电力线载波调制器(301)的一端与逆变器中的LCF(302)的一端相连；逆变器中的LCF(302)的另一端接逆变器中的电容C。的一端和逆变器中的全桥电路(303)输入的一端；逆变器中的直流电力线载波调制器(301)的另一端接逆变器中的电容C。的另一端和逆变器中的全桥电路(303)输入的另一端相连；逆变器中的全桥电路(303)的输出端分别通过三相逆变器输出电感U、L2、L3接入电网(40)。
[0027]第二路至第η路的实施方式如同第一路。
【权利要求】
1.一种分布式光伏发电的三相并网系统,其特征在于,该系统包括四个部分:第一部分是将二个或多个组件，以独立方式或串联方式接入直流-直流变换装置，本部分具体表现为直流-直流变换器的输入形式，即独立输入或串联输入；第二部分是由直流-直流变换装置的输出在内部相互串、并联而形成的直流母线，且该直流母线可以直接为非隔离的三相并网逆变器提供母线电压；第三部分是一个三相并网逆变器，该逆变器是一个无升压电路、且无电气隔离的三相并网逆变器；第四部分是直流电力线载波通讯装置，该通讯装置利用第二部分的直流母线进行电力线载波通讯。
2.根据权利要求1所述的多个光伏组件，其中光伏组件至少有2个组件，不超过8个组件为好，其具体表现为直流-直流变换器的输入形式，即独立输入或串联输入。
3.根据权利要求1所述的直流-直流变换装置，该装置将多个光伏组件，以各自独立方式接入，进行独立的最大功率点跟踪，并经隔离变换，变换为在各自的变压器副边整流后的具有电流源特性的直流，该多个电流源进行串联、并联、或串并联后作为第一部分的输出，该输出亦具有电流源特性。
4.根据权利要求1所述的直流-直流变换装置，该装置也可以由多个光伏组件以串联方式输入，对总体的最大功率点跟踪。
5.根据权利要求1所述的直流母线，是由权利要求1所述的直流-直流变换装置单个或多个并联而形成的，具有电流源特性。该直流母线的电压是由权利要求1所述的直流-直流变换装置和三相并网逆变器共同决定的。
6.根据权利要求5所述的直流母线的电压，在线电压为380V的三相交流系统应用中，一般高于380*1.414 = 537V。考虑到实际应用的设计余量，该电压一般为600V左右，并随着电网的实际电压做相应调整(线电压乘以根号2再乘以1.1)。
7.根据权利要求1所述的三相并网逆变器，是以第二部分为输入的无升压电路、无电气隔离的三相并网逆变器。
8.根据权利要求1所述的是直流电力线载波通讯装置，该通讯装置位于直流-直流变换器的输出端，且与其输出滤波电容之间串有电力线载波滤波器LCF;该通讯装置位于非隔离的三相并网逆变器的输入端，且与其输入滤波电容之间串有电力线载波滤波器LCF。该通讯装置利用第二部分的直流母线进行电力线载波通讯。
【文档编号】H02J3/38GK103580057SQ201210284466
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年8月10日 优先权日:2012年8月10日
【发明者】古俊银 申请人:盈威力新能源科技(上海)有限公司