串联式光伏方阵高压隔离大功率调节装置的制造方法_4

文档序号:9202124阅读:来源:国知局
决定了串联式光伏方 阵系统的发电容量。
[005引本发明具有W下优点:
[0059] 光伏组串MPPT最大功率跟踪依据光伏组串特性,通过调整光伏组串的输出电压、 电流找到光伏组串最大输出功率,可保证每串光伏组串最大发电效率。由于每串光伏组串 的特性及某一时刻光照不同,光伏组串最大输出功率点也不同,所W为保证每串光伏组串 最大发电效率,采用独立光伏组串MPPT最大功率跟踪;
[0060] 串联式光伏方阵高压隔离大功率调节装置中的具有独立串联式光伏方阵功率优 化功能的H桥功率驱动电路,保证每台串联式光伏方阵高压隔离大功率调节装置输出串联 式光伏方阵功率优化;
[0061] 多串输入光伏组串共用一个高压隔离变压器,成本低。
【附图说明】
[0062] 图1本发明串联式光伏方阵高压隔离大功率串联式光伏方阵高压隔离大功率调 节装置原理拓扑图;
[0063] 图2现有光伏组串高压隔离功率调节模块电路原理拓扑图;
[0064] 图3H桥功率驱动电路原理图;
[0065] 图4光伏方阵高压隔离大功率调节装置的串联式光伏方阵电站直流高压传输拓 扑结构图;
[0066] 图5采用光伏组串高压隔离功率调节模块的串联式光伏方阵电站直流高压传输 拓扑结构图;
[0067] 图6现有大型集中式光伏电站典型拓扑结构图。
【具体实施方式】
[006引 W下结合附图和【具体实施方式】进一步说明本发明。
[0069] 如图1所示,本发明由H桥功率驱动电路、n个最大功率跟踪模块、汇流母排、避雷 器化、电压检测电路、高压隔离变压器T、功率直流输出电路、控制器供电电路和控制器组 成,n为〉2的整数。
[0070] 每个光伏组串的输出端与一个最大功率跟踪模块的正输入端Pm_in+、负输入端 Pm_in-连接,n个最大功率跟踪模块输出端Pm_out+、Pm_out-与汇流母排的正端H+、负极 H-端并联。汇流母排的正端化、负端H-同时与一个H桥功率驱动电路的功率输入端E+、 E-端、避雷器化和电压检测电路正负输入端并联,H桥功率驱动电路的2个功率输出端E1、 E2与高压隔离变压器输入绕组L4的输入端lel、le2连接。高压隔离变压器功率输出绕组 L2和控制器供电输出绕组L3,分别与功率直流输出电路输入端和控制器供电电路输入端 连接。控制器供电电路输出端化ut与控制器电源输入端Vdc连接;控制器还分别与n个最 大功率跟踪模块、H桥功率驱动电路连接。
[0071] 如图3所示,所述的H电桥率驱动电路由4只功率开关管Q3~Q6和4只续流二极 管D3~D6组成,每只功率开关管有一个控制输入端、一个功率输入端和一个功率输出端。 每只功率开关管的输入端和输出端反向并联一只续流二极管;每2只功率开关管Q3和Q4 串联、功率开关管Q5和Q6串联,组成2组H桥臂电路;每组H桥臂电路中,一只功率开关管 功率输入与另一只功率开关管的输出端连接,连接点为H桥臂电路的功率输出端;2组H桥 臂电路的两端分别为H桥臂电路的正端E+和负端E-。2组H桥臂电路并联组成H桥功率 驱动电路,并联后,所述的H桥臂电路的正端E+和负端E-也是H桥功率驱动电路的正端E+ 和负端E-,2组H桥臂电路的功率输出端E1、E2也为H电桥率驱动电路的2个功率输出端 E1、E2,4只功率开关管Q3~Q6的控制输入端g3、g4、巧、g6也是H电桥率驱动电路的4个 控制输入端的、g4、巧、g6。
[0072] 所述的最大功率跟踪模块由储能电感11、储能电容Cl、功率开关Q1、续流二极管 D1和电流传感器A组成。每一串光伏组串的正输出端与最大功率跟踪模块的正输入端Pm_ in+、负输入端Pm_in-连接,最大功率跟踪模块的正输入端Pm_in+与储能电感L1的一端连 接,储能电感L1的另一端分别与功率开关Q1的正端Q+和续流二极管D1的正极连接,续流 二极管D1的负极分别与储能电容C1的正极、电流传感器A的正输入端连接;电流传感器A 的负输入端与汇流母排的正端化连接,光伏组串的负输入端分别与功率开关Q1的负端Q-、 储能电容C1负极、汇流母排负端H-连接;功率开关Q1的控制端gl与控制器光隔驱动电路 U5对应的输出端即_1连接;上述连接是典型boost升压电路连接方式。所述的汇流母排 的正端化和负端H-分别与避雷器BL、电压检测电路、H桥功率驱动电路的输入端E+、E-并 联;
[0073] 所述电压检测电路由分压电阻与光禪合器件U1串联组成,分压电阻由两个电阻 R1、R2串联组成;分压电阻R1、R2的一端与汇流母排正端化连接,为电压检测电路的正输 入端,分压电阻R1、R2的另一端与光禪合器件U1的输入正极连接;光禪合器U1的输入负 极为电压检测电路的负输入端,光禪合器的输入负极与汇流母排负端H-连接;光禪合器U1 的输出集电极E3与控制器唤醒电路的输入端E5连接,光禪合器U1的输出发射极E6与控 制器电源地E4连接。
[0074] 所述的高压隔离变压器T由3个独立绕组组成,分别为输入绕组L4、功率输出绕组 L2和控制器供电输出绕组L3。
[00巧]所述的直流功率输出电路由高压隔离变压器功率输出绕组L2、两个隔离开关K1、K2、大功率整流桥电路U6和滤波电容C6组成。高压隔离变压器功率输出绕组L2的两端分 别与第一隔离开关K1的输入端、第二隔离开关K2的输入端连接,第一隔离开关K1的输出 端、第二隔离开关K2的输出端分别与大功率整流桥电路U6的输入端连接,大功率整流桥电 路U6的输出端与滤波电容C6并联,输出电压为Udcl。
[0076] 所述的控制器供电电路由高压隔离变压器控制器供电输出绕组L3与整流桥电路 U7、滤波电容C7、稳压电路U2、充电二极管D9和充电电池U8组成,分别提供控制器电源和 控制器启动电源;高压隔离变压器控制器供电输出绕组L3的输出端与整流桥电路U7的输 入端连接,整流桥电路U7的输出端与滤波电容C7、稳压电路U2的输入端Uin并联,稳压电 路的U2的输出端化ut与控制器的电源输入端Vdc连接,提供控制器的直流电压Udc2 ;同 时稳压电路U2的输出端化ut也与充电二极管D9的阳极连接,充电二极管D9的阴极分别 与充电电池U8的正极和控制器启动电源Vce的输入端连接,分别对充电电池U8充电和控 制器启动电源Vce供电。
[0077] 所述的控制器由CPU、A/D转换光隔采样电路U4、光隔驱动电路呪、双向通讯电路 U3、唤醒输入电路E5、控制器电源Vdc输入和控制器启动电源Vce输入电路组成;所述的A/ D转换光隔采样电路U4的输入端4_1~A_n、V_l~V_n分别与每个最大功率跟踪模块的电 流传感器A的输出端连接,同时也和汇流电压监测点VI连接。所述的光隔驱动电路呪的 输入端与控制器中CPUI/O端口连接,光隔驱动电路呪的输出端gl_l~即_l、g_3~g_6 分别与每个最大功率跟踪模块的功率开关Q1控制输入端gl连接,同时也和H桥功率驱动 电路的4个控制输入端g3~g6连接;双向通讯电路U3另一端通过光纤或无线与上位主机 控制器连接,实时交换数据。
[0078] W下结合【附图说明】采用本发明的电站与其他电站的性能比较:
[0079] 图1所示的串联式光伏方阵高压隔离大功率调节装置,图2所示的是光伏组串高 压隔离功率调节模块。都是串联式光伏方阵组成的一部分功能相同。但不同之处在于串 联式光伏方阵高压隔离大功率调节装置有n串光伏组串输入,n为〉2的整数。每串光伏组 串各自独立有一个具有MPPT最大功率跟踪功能的最大功率跟踪模块,n串光伏组串经对应 的最大功率跟踪模块输出之后并联,使输出功率增加,增加的功率提供一个串联式光伏方 阵功率优化功能的H桥功率驱动电路并经一个高压隔离变压器输出优化功率,输出功率= nX光伏组串输出功率。而图2所示的现有光伏组串高压隔离功率调节模块电路原理拓扑 图是由一串或两串光伏组串并联输入,采
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