一種基于模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏電站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供一種新型的基于模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏電站，減少直流電壓的不斷波動對設(shè)備運行造成的影響，提高整個光伏電站的穩(wěn)定性。為了達到所述目的，本發(fā)明一種基于模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏電站，包括連接在控制器上的多個相互串聯(lián)的光伏模塊。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，各個光伏模塊中的DC/DC斬波器基于穩(wěn)定的直流儲能電容電壓向所連光伏陣列輸出合適的端電壓，使各個光伏陣列都能夠獨立地工作在最大功率點，顯著提升光伏發(fā)電效率；各串聯(lián)半H橋換流器使用基于排序的電容電壓平衡策略，調(diào)節(jié)各個半H橋換流器所連的直流儲能電容的放電與充電平衡，使各個光伏模塊的直流儲能電容的電壓保持穩(wěn)定。
【專利說明】一種基于模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏電站

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是涉及一種電壓源換流站，特別涉及一種基于模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏電站。

【背景技術(shù)】
[0002] 光能作為一種清潔能源，現(xiàn)在越來越被重視。但是由于單個光伏電池的輸出電壓 和電流是很有限的，因此現(xiàn)有技術(shù)中往往將一定數(shù)量的光伏電池直接串并聯(lián)構(gòu)成如圖1所 示的光伏陣列后進行并網(wǎng)。這樣是規(guī)?；_發(fā)利用光伏能源的實用方式。光伏電池的最大 功率點跟蹤是通過調(diào)節(jié)光伏電池兩端的直流電壓來實現(xiàn)的。光伏電池直接串并聯(lián)的并網(wǎng)方 式是對整個光伏陣列兩端的直流電壓進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)整個光伏陣列的最大功率點跟蹤。但 是，由于無法控制每個光伏電池兩端的直流電壓，也就無法對每個光伏電池進行最大功率 點跟蹤。各個光伏電池的光照強度、溫度和制造參數(shù)等不可能完全一致，所以各個光伏電池 的發(fā)電能力是有差異的。特別是當(dāng)光伏陣列處在局部陰影光照條件下時，各個光伏電池發(fā) 電能力的差異很大。隨著直接串并聯(lián)光伏電池數(shù)量的增加和光伏電池發(fā)電能力差異的擴 大，光伏電池直接串并聯(lián)并網(wǎng)方式的效率將隨之顯著下降。
[0003] 為解決該問題，可以使用小型光伏陣列（由少量光伏電池串并聯(lián)）與DC/DC斬波 器組成光伏模塊，將光伏模塊串聯(lián)后再并網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。使用DC/DC斬波器調(diào)節(jié)小 型光伏陣列兩端的直流電壓，可以使每個光伏陣列都工作在最大功率點。各個串聯(lián)光伏模 塊的輸出電流是相等的，而它們的輸出功率是有差異的。因此，各個DC/DC斬波器的網(wǎng)側(cè)直 流電壓是不同的，并且直流電壓將隨時間變動。直流電壓的不斷波動將對設(shè)備運行造成不 利影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供一種新型的基于模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu) 的光伏電站，減少直流電壓的不斷波動對設(shè)備運行造成的影響，提高整個光伏電站的穩(wěn)定 性。
[0005] 為了達到所述目的，本發(fā)明一種基于模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏電站，包括連接在控制 器上的多個相互串聯(lián)的光伏模塊，每個所述光伏模塊包括一個一個光伏陣列，該光伏陣列 與一個電解電容并聯(lián)，電解電容的正極的右側(cè)連接至一個IGBT的集電極，該IGBT的發(fā)射極 連接至第一二極管的負極，第一二極管的正極與電解電容的負極相連，第一二極管的正極 與一個電感相連，這樣所述的IGBT、第一二極管和電感構(gòu)成了一個Buck型DC/DC斬波器，所 述Buck斬波器的右側(cè)通過一個直流儲能電容連接到半H橋換流器。
[0006] 優(yōu)選的，所述該光伏陣列由偶數(shù)個干光伏電池串并聯(lián)組成。
[0007] 優(yōu)選的，所述的半H橋換流器由兩個功率開關(guān)管和兩個二極管組成；其中，上橋臂 功率開關(guān)管的集電極與半H橋換流器儲能電容的正輸出端相連，上橋臂功率開關(guān)管的發(fā)射 極與下橋臂功率開關(guān)管的集電極相連且為半H橋換流器的第一輸出端，下橋臂功率開關(guān)管 的發(fā)射極與半H橋換流器的負輸出端相連且為半H橋換流器的第二輸出端，兩個功率開關(guān) 管的門極分別接收控制器提供的一對互補的驅(qū)動信號。優(yōu)選的，所述光伏模塊數(shù)量為n，

【權(quán)利要求】
1. 一種基于模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏電站，包括連接在控制器上的多個相互串聯(lián)的光伏模 塊，其特征在于，每個所述光伏模塊包括一個光伏陣列，該光伏陣列與一個電解電容（2)并 聯(lián)，電解電容（2)的正極的右側(cè)連接至一個IGBT(3)的集電極，該IGBT(3)的發(fā)射極連接至 第一二極管（4)的負極，第一二極管（4)的正極與電解電容（2)的負極相連，第一二極管 (4)的正極與一個電感（7)相連，這樣所述的IGBT(3)、第一二極管（4)和電感（7)構(gòu)成了 一個Buck型DC/DC斬波器,所述Buck斬波器的右側(cè)通過一個直流儲能電容（5)連接到半 H橋換流器（6)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏電站，其特征在于：所述該光伏 陣列由偶數(shù)個干光伏電池（1)串并聯(lián)組成。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏電站，其特征在于：所述的半H 橋換流器（6)由兩個功率開關(guān)管和兩個二極管組成；其中，上橋臂功率開關(guān)管的集電極與 半H橋換流器（6)儲能電容的正輸出端相連，上橋臂功率開關(guān)管的發(fā)射極與下橋臂功率開 關(guān)管的集電極相連且為半H橋換流器（6)的第一輸出端，下橋臂功率開關(guān)管的發(fā)射極與半H 橋換流器￠)的負輸出端相連且為半H橋換流器￠)的第二輸出端，兩個功率開關(guān)管的門 極分別接收控制器提供的一對互補的驅(qū)動信號。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏電站，其特征在于：所述光伏模 塊數(shù)量為n，
其中Udl為串聯(lián)結(jié)構(gòu)總輸出直流電壓的額定值，Uc為連接在半H橋換流器（6)上的直流 儲能電容（5)電壓的額定值。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于模塊串聯(lián)結(jié)構(gòu)的光伏電站，其特征在于： 采用如下的控制方法，包括： (1) 實時采集各半H橋換流器（6)的直流儲能電容（5)的電壓； (2) 對于下一控制周期，使各半H橋換流器（6)的直流儲能電容（5)的電壓由高到低進 行排序； (3) 將直流儲能電容（5)電壓排列前η的半H橋換流器（6)置于投入狀態(tài)，即將這些半 H橋換流器（6)的上橋臂功率開關(guān)管均開通，下橋臂功率開關(guān)管均關(guān)閉；將其余半H橋換流 器（6)置于切除狀態(tài)，即將這些半H橋換流器（6)的上橋臂功率開關(guān)管均關(guān)閉，下橋臂功率 開關(guān)管均開通；η為大于O的自然數(shù)。
【文檔編號】H02S40/30GK104393834SQ201410708503
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】管敏淵, 劉強, 朱雪松, 吳國強, 陳美榮 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司