專利名稱：一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能利用技術領域，具體涉及一種光伏并網(wǎng)發(fā) 電系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有的使用較多的光伏發(fā)電系統(tǒng)釆用的是單機工作，即光伏陣列 只能為一臺并網(wǎng)逆變器供電，不能同時為多臺并網(wǎng)逆變器供電，原因 是在最大功率跟蹤上釆用的是分散式控制手段，因此不能實現(xiàn)光伏陣 列共用。當用戶需要進行擴容時只能采用增加光伏陣列與并網(wǎng)逆變器 的容量來完成，這樣明顯增加了二次投入成本。并且釆用單機工作明 顯增加了系統(tǒng)的工作維護量。單機工作在低負載狀態(tài)時，轉(zhuǎn)換效率明 顯低下。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種能夠根據(jù)需要在線擴容、轉(zhuǎn)換效率 大、靈活性高、維護時間短的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術的 不足。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型釆用如下技術方案 一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括控制與顯示模塊，與所述 控制與顯示模塊相連的至少一組光伏陣列，以及與所述控制與顯示模 塊、光伏陣列都相連的兩組或兩組以上的并網(wǎng)逆變模塊，所述控制與 顯示模塊對所述光伏陣列進行最大功率點跟蹤集中控制，根據(jù)光伏陣 列電能的大小，控制開啟或關閉所述并網(wǎng)逆變模塊，進行最大功率控 制，完成每個并網(wǎng)逆變模塊的數(shù)據(jù)通信，以及集中顯示該系統(tǒng)的工作 參數(shù)；所述控制與顯示模塊包括通信單元，通過通信母線與所述各 并網(wǎng)逆變模塊相連；信號釆集控制單元，與所述通信單元相連，對所述通信單元傳送來的數(shù)據(jù)加以區(qū)分、分配，解碼出所需要的信號及工 作狀態(tài)參數(shù)，并傳送給并網(wǎng)功率計算單元；并網(wǎng)功率計算單元，與所 述信號采集控制單元相連，對所述信號進行累加計算，得出所述所有 并網(wǎng)逆變模塊并網(wǎng)總功率及各并網(wǎng)逆變模塊功率，并將計算結(jié)果傳送
給MPPT控制單元或最大功率控制單元；MPPT控制單元，與所述并 網(wǎng)功率計算單元相連，用于所有并網(wǎng)逆變模塊的MPPT控制，對至少
一組光伏陣列的最大功率進行跟蹤掃描，確定其最大功率工作點；最 大效率控制單元，與所述信號釆集控制單元以及MPPT控制單元都相 連，根據(jù)所述信號釆集控制單元以及MPPT控制單元傳送的數(shù)據(jù)以及 并網(wǎng)逆變模塊的數(shù)量及工作情況，控制每個工作的并網(wǎng)逆變模塊處于 滿負荷狀態(tài)。
其中，所述控制與顯示模塊還包括狀態(tài)控制及顯示單元，與所
述信號采集控制單元相連，從所述信號釆集控制單元中讀取各并網(wǎng)逆
變模塊的實時工作數(shù)據(jù)并顯示；電源，與所述光伏陣列以及所述信號 釆集控制單元相連的。
其中，所述光伏陣列與所述控制與顯示模塊、并網(wǎng)逆變模塊通過 光伏直流母線相連，所述電源以及所述并網(wǎng)逆變模塊都與電網(wǎng)母線相 連。
本實用新型的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)通過增加光伏陣列及增加相應 的并網(wǎng)逆變器模塊，可以實現(xiàn)在線擴容，且由于運用集中式最大功率 跟蹤控制方式，可以避免傳統(tǒng)分散式最大功率跟蹤控制所帶來的相互 干擾的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)最大功率跟蹤控制，在任何狀態(tài)均可獲得 最大的轉(zhuǎn)換效率，能最大程度的利用太陽能，縮短了維護時間，增強 了使用的靈活性。
圖l為本實用新型的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖。
具體實施方式
5本實用新型提出的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)合附圖和實施例詳細說 明如下。
如圖1所示，本實用新型的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括控制與顯
示模塊2、與控制與顯示模塊2相連的至少一組光伏陣列1、以及與控 制與顯示模塊、光伏陣列都相連的兩組或兩組以上的并網(wǎng)逆變模塊3， 光伏陣列1及各模塊通過光伏直流母線4連接，并實現(xiàn)電能的傳輸，通 過通信母線5實現(xiàn)信號數(shù)據(jù)的傳輸，各并網(wǎng)逆變模塊3輸出電能至電網(wǎng) 母線6。
其中，光伏陣列1輸出電能至光伏直流母線4，輸出信號數(shù)據(jù)至通 信母線5及從通信母線5獲取控制信號數(shù)據(jù)；
控制與顯示模塊2主要對各個光伏陣列1進行MPPT ( Maximum Power Point Tracking,最大功率點跟蹤)集中控制，根據(jù)光伏陣列l(wèi) 電能的大小，控制開啟或關閉并網(wǎng)逆變模塊3從而來進行最大效率控 制，完成每個并網(wǎng)逆變模塊3的數(shù)據(jù)通信，以及集中顯示系統(tǒng)工作參 數(shù)；
并網(wǎng)逆變模塊3將從光伏直流母線4獲得的光伏陣列1的輸出電能 直接轉(zhuǎn)換成交流電，并輸入到電網(wǎng)母線6，其并入電網(wǎng)功率的大小受 控制與顯示模塊2的控制，其運行的參數(shù)及數(shù)據(jù)通過通信母線5數(shù)送至 控制與顯示模塊。
控制與顯示模塊2進一步包括
通信單元201，主要通過通信母線5與并網(wǎng)逆變模塊3完成通信； 信號采集控制單元202,與通信單元201相連，該信號采集控制
單元202主要是對通信單元201傳送來的數(shù)據(jù)加以區(qū)分、分配，從數(shù)
據(jù)中解碼出所需要的各種信號及工作狀態(tài)參數(shù)，以供并網(wǎng)功率計算單
元203或狀態(tài)控制及顯示單元206使用；
并網(wǎng)功率計算單元203,與信號采集控制單元202相連，將信號
釆集控制單元202解碼出來的電流信號進行累加計算，完成對整機并
6網(wǎng)總功率及各并網(wǎng)逆變模塊3功率的計算，計算結(jié)果供MPPT控制單 元204或最大功率控制單元205使用；
MPPT控制單元204,與并網(wǎng)功率計算單元203相連，用于整機 的MPPT控制，對至少一組光伏陣列1的最大功率進行跟蹤掃描，從 而確定其最大功率工作點，使光伏陣列l(wèi)輸出最大功率；
最大效率控制單元205，與信號釆集控制單元202以及MPPT控 制單元204都相連，從并網(wǎng)功率計算單元203中取得模塊總功率，從 MPPT控制單元204中獲取功率調(diào)節(jié)參數(shù)，然后根據(jù)并網(wǎng)逆變模塊3 的數(shù)量及工作情況，對各并網(wǎng)逆變模塊3進行控制，以使每個工作的 模塊最大限度地處于滿負荷狀態(tài)，從而整機轉(zhuǎn)換效率；
狀態(tài)控制及顯示單元206，與信號釆集控制單元202相連，主要 從信號采集控制單元202中取出各并網(wǎng)逆變模塊3的實時工作數(shù)據(jù)進 行顯示，以供用戶了解系統(tǒng)工作狀態(tài)；
電源207，與光伏陣列1以及信號釆集與控制單元202都相連， 為控制與顯示模塊2的控制電源部分，它從光伏直流母線4及電網(wǎng)母 線6中取得電能進行變換后供電給各模塊。
其中，MPPT控制單元204的控制過程如下
首先，將并網(wǎng)總功率/并網(wǎng)逆變模塊3單模塊額定功率，獲得整數(shù)
N;
然后，對各并網(wǎng)逆變模塊3進行控制，使第1-第N號并網(wǎng)逆變模塊 3處于滿負荷工作狀態(tài)，第(N+l)號并網(wǎng)逆變模塊3受MPPT調(diào)節(jié)控 制，將大于(N+l)號的并網(wǎng)逆變模塊3全部關閉；
當整個系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變模塊3的額定總功率遠大于光伏陣列1最 大功率時，若所有并網(wǎng)逆變模塊皆處于工作狀態(tài)(及釆用模塊均流出 的方案)，將出現(xiàn)低功率轉(zhuǎn)換效率的問題。通過上述最大效率的控制 流程，本實用新型可以實時根據(jù)并網(wǎng)總功率的大小，使相應數(shù)量的并 網(wǎng)逆變模塊3處于滿負荷的工作狀態(tài)，關閉其他多余的并網(wǎng)逆變模塊3,從而提高整個系統(tǒng)的工作效率。另外，在取整數(shù)N的時候，可能
尚余部分不足單模塊額定功率的功率，由于要進行MPPT調(diào)節(jié)，為避 免不讓工作于滿負載狀態(tài)的模塊執(zhí)行MPPT調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生低功率轉(zhuǎn) 換效率低的問題，因此由另一塊非滿載工作的并網(wǎng)逆變模塊3，即 (N+l)號模塊受MPPT調(diào)節(jié)控制，從而實現(xiàn)將MPPT調(diào)節(jié)時所產(chǎn)生不 足模塊額定功率的部分功率并入電網(wǎng)。
隨著光照強度及環(huán)境溫度的變化，光伏電池的電能是時刻在變化 的，本實用新型的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)采用了MPPT技術，這樣在任一
時刻就必須會有功率在擾動變化，這是MPPT技術固定的特性。由于 l-N號并網(wǎng)逆變模塊3均處于最大功率狀態(tài)(即滿負荷工作狀態(tài))，因 此只能依靠沒有處于額定功率的并網(wǎng)逆變模塊3來執(zhí)行MPPT調(diào)節(jié)，這 樣就不會產(chǎn)生同時進行MPPT調(diào)節(jié)致使每個并網(wǎng)逆變模塊3輸出功率 小于額定功率的現(xiàn)象。受MPPT調(diào)節(jié)的并網(wǎng)逆變模塊3與其它滿負荷工 作的并網(wǎng)逆變模塊3的區(qū)別在于，受MPPT調(diào)節(jié)的逆變模塊輸出功率總 是小于額定功率，因為MPPT調(diào)節(jié)過程中并網(wǎng)功率是一直在擾動變化 的。采用本實用新型的輸出功率的控制方法后，可以避免所有逆變模 塊同時受擾動而處于非滿負荷工作狀態(tài)，從而避免使整機處于低轉(zhuǎn)換 效率的工作狀態(tài)。由于釆用了單個并網(wǎng)逆變模塊3單獨受MPPT調(diào)節(jié)技 術，與統(tǒng)一MPPT技術相比，又可以提高MPPT的跟蹤精度。
本實用新型的設計重點在于光伏陣列組與并網(wǎng)逆變模塊不是一 一對應的關系，它們通過控制與顯示模塊進行MPPT集中控制以及最 大效率控制，使整機(即所有并網(wǎng)逆變模塊)能夠共用一組光伏陣列， 并且能夠跟蹤光伏電能的大小自動調(diào)節(jié)并網(wǎng)逆變模塊的開啟與關閉， 從而避免了釆用模塊均流輸出而導致低功率轉(zhuǎn)換效率低的問題，使系 統(tǒng)始終工作在最大效率狀態(tài)。當用戶需要進行擴容時，可以通過增加 光伏陣列組及并網(wǎng)逆變模塊來完成。由于本實用新型釆用了模塊化、 熱插拔設計，因此在維護、擴容等方面具有一定的實用性。以上實施方式僅用于說明本實用新型，而并非對本實用新型的限 制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范 圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案 也屬于本實用新型的范疇，本實用新型的專利保護范圍應由權利要求 限定。
權利要求1、一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括控制與顯示模塊，與所述控制與顯示模塊相連的至少一組光伏陣列，以及與所述控制與顯示模塊、光伏陣列都相連的兩組或兩組以上的并網(wǎng)逆變模塊，其特征在于，所述控制與顯示模塊對所述光伏陣列進行最大功率點跟蹤集中控制，根據(jù)光伏陣列電能的大小，控制開啟或關閉所述并網(wǎng)逆變模塊，進行最大功率控制，完成每個并網(wǎng)逆變模塊的數(shù)據(jù)通信，以及集中顯示該系統(tǒng)的工作參數(shù)；所述控制與顯示模塊包括通信單元，通過通信母線與所述各并網(wǎng)逆變模塊相連；信號采集控制單元，與所述通信單元相連，對所述通信單元傳送的數(shù)據(jù)加以區(qū)分、分配，解碼出所需要的信號及工作狀態(tài)參數(shù)，并傳送給并網(wǎng)功率計算單元；并網(wǎng)功率計算單元，與所述信號采集控制單元相連，對所述信號進行累加計算，得出所述并網(wǎng)逆變模塊并網(wǎng)總功率及各并網(wǎng)逆變模塊功率，并將計算結(jié)果傳送給MPPT控制單元或最大功率控制單元；MPPT控制單元，與所述并網(wǎng)功率計算單元相連，用于所有并網(wǎng)逆變模塊的MPPT控制，對至少一組光伏陣列的最大功率進行跟蹤掃描，確定其最大功率工作點；最大效率控制單元，與所述信號采集控制單元以及MPPT控制單元都相連，根據(jù)所述信號采集控制單元以及MPPT控制單元傳送的數(shù)據(jù)以及并網(wǎng)逆變模塊的數(shù)量及工作情況，控制每個工作的并網(wǎng)逆變模塊處于滿負荷狀態(tài)。
2、 如權利要求1所述的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述 控制與顯示模塊還包括狀態(tài)控制及顯示單元，與所述信號采集控制單元相連，從所述信 號采集控制單元中讀取各并網(wǎng)逆變模塊的實時工作數(shù)據(jù)并顯示；電源，與所述光伏陣列以及所述信號釆集控制單元相連的。
3、如權利要求1或2所述的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所 述光伏陣列與所述控制與顯示模塊、并網(wǎng)逆變模塊通過光伏直流母線 相連，所述電源以及所述并網(wǎng)逆變模塊都與電網(wǎng)母線相連。
專利摘要本實用新型涉及一種光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括控制與顯示模塊，與控制與顯示模塊相連的至少一組光伏陣列，以及與控制與顯示模塊、光伏陣列都相連的兩組或兩組以上的并網(wǎng)逆變模塊，控制與顯示模塊對光伏陣列進行最大功率點跟蹤集中控制，根據(jù)光伏陣列電能的大小，控制開啟或關閉所述并網(wǎng)逆變模塊，進行最大功率控制，完成每個并網(wǎng)逆變模塊的數(shù)據(jù)通信，以及集中顯示該系統(tǒng)的工作參數(shù)。本實用新型的系統(tǒng)能夠根據(jù)需要在線擴容、轉(zhuǎn)換效率大、靈活性高、維護時間短。
文檔編號H02J3/38GK201414006SQ20092010826
公開日2010年2月24日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權日2009年5月25日
發(fā)明者軍 王 申請人:北京天恒華意科技發(fā)展有限公司