专利名称：中压分布式mppt大功率光伏并网电站的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能光伏并网电站技术。属太阳能应用技术领域。
背景技术：
目前国内主流技术方案的光伏并网电站(参见机械工业出版社《太阳能光伏并网发电及其逆变控制》第64页)，是将电池板串联后形成电池板组串阵列，直接连接到含有最大功率点跟踪控制电路(MPPT)的逆变并网装置，由并网装置将电能输给电网。构成并网装置中的光伏并网逆变器，最大输出功率250-1000KW，输出电压270V-400V，MPPT在直流回路的工作电压范围一般为450V-820V，采用一个MPPT对整个电池板组串阵列进行最大功率 点跟踪控制，由于每个串联阵列指配备一个MPPT控制电路，该结构只能保证每个电池板组串的输出达到当前总的最大功率点，而不能保证每个电池板组串都输出在各自的最大功率点。由于每个电池板组串的电气特性离散性和衰减特性的不一致，MPPT只能跟踪到发电量较小的电池板组串的输出功率，使整个光伏并网电站的发电效率大受影响。这种方案在输出功率大于1000KW的光伏并网逆变器上无法实现有效控制，系统效率低，传输损耗大。现有一种采用并联多支路结构的并网型光伏电站，(参见机械工业出版社《太阳能光伏并网发电及其逆变控制》第65页)，该方案由电池板组串连接到含有M PPT的DC/DC变换器，然后由多组相同的DC/DC变换器并联汇流后连接到集中逆变并网装置，由并网装置将电能输给电网。我们知道，这种结构的电站容量小。当要组建大功率光伏并网电站，需用若干个电池板组串并联后，连接到DC/DC变换器，由每个DC/DC变换器中的MPPT控制若干组并联在一起的电池板组串。其缺点是不能保证并联在一起的每个电池板组串的功率输出都在各自的最大功率点，且存在功率失配及多波峰的问题；此外，受电池板组串绝缘电压和功率器件工作电压的限制，导致电站的容量的扩大有限。另一方面，由于其每个电池板组串的电气特性离散性和衰减特性的不一致，MPPT只能跟踪到发电量较小的电池板组串的输出功率，使整个光伏并网电站的发电效率大受影响。这种光伏并网电站的直流传输电压最高为850V，电站内部传输损耗大。因此，目前的各种结构的并网型光伏电站均不能解决增大光伏逆变器单机容量及系统发电效率低下的问题，也不能构成MW级甚至GW级的光伏并网电站。
发明内容
为克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种发电效率高、内部传输损耗低的中压分布式MPPT大功率光伏并网电站。实现本发明目的的中压分布式MPPT大功率光伏并网电站的构成包括电池板组串、由若干个含有最大功率点跟踪控制电路的前级升压电路单元并联组成的前级升压电路和由并网逆变器及并网升压变压器构成的集中逆变并网装置，其特征是所述的前级升压电路单元由含有最大功率点跟踪控制电路的斩波升压电路构成，每个前级升压电路单元与一组电池板组串一一对应相接，在所述的前级升压电路与集中逆变并网装置之间还设置有一个后级升压电路，所述的后级升压电路由若干个由含有最大功率点跟踪控制电路的斩波升压电路与旁路二极管并联构成的后级升压电路单元并联构成，所述的后级升压电路单元与前级升压电路一一对应连接，后级升压电路的输出端与集中逆变并网装置的输入端连接。本中压分布式MPPT大功率光伏并网电站的工作原理如下I、当太阳辐射能彡1%时，本中压分布式MPPT大功率光伏并网电站的每一个电池板组串接受太阳光能，转换成直流电后，输到与其一一对应连接的前级升压电路单元，通过前级升压电路单元中的最大功率点跟踪控制电路,使电池板组串稳定地工作在最大功率点上，前级升压电路单元中的斩波升压电路将直流传输电压提升到直流中压，多个前级升压电路单元并联汇总以增大容量，使得后级升压电路单元中的旁路二极管导通，电能直接传送到集中逆变并网装置逆变、升压后向电力电网供电。2、当太阳辐射能彡I %时，本中压分布式MPPT大功率光伏并网电站的每一个电池板组串接受太阳光能，转换成直流电后，由于其传输电能汇流后小于前级升压电路单元中 最大功率点跟踪控制电路的工作设定容量，此时旁路二极管呈关闭状态，电池板组串所发出的直流电经前级升压电路单元汇总后传输到后级升压电路单元，通过后级升压电路单元中的最大功率点跟踪控制电路，使电池板组串稳定地工作在最大功率点上。后级升压电路单元中的斩波升压电路将直流传输电压提升到直流中压，多个后级升压电路单元并联汇总以增大容量，传送到集中逆变并网装置，再由集中逆变并网装置逆变、升压后向电力电网供电。从而解决了目前光伏并网电站不能增大光伏逆变器单机容量、发电效率低下及弱光发电难的问题。本发明的主要优点是I、解决了现有并网电站的由多组并联电池板组串共用一个MPPT带来的各种问题，只要有太阳辐射能，均能使电池板组串稳定地工作在最大功率点上，即使在弱光条件下也可发电，从而提高了发电效率。2、通过斩波升压电路将直流传输电压提升到直流中压，增大了单回路直流传输系统的传输电能；减少了系统内部传输时的损耗。3、可以满足中压光伏逆变器的使用要求，采用中压光伏逆变器可使光伏逆变器转换效率大大提高，传输功率损耗成倍的减小。4、增设后级升压电路，通过对设置在每个后级升压电路单元中的旁路二极管的导通电压的设定，实现强光发电和弱光发电模式的自动切换，解决了目前光伏并网电站都不能实现的弱光发电问题。5、可任意设置前级升压电路单元的并联回路的个数以构成不同容量的前级升压电路，因而可以采用对应的大容量的逆变器使光伏并网电站实现MW级甚至GW级。下面结合实施例对本发明内容做进一步详细说明。
图I本中压分布式MPPT大功率光伏并网电站的结构示意图
具体实施例方式参见图1，本中压分布式MPPT大功率光伏并网电站的构成包括电池板组串I、由若干个含有MPPT的前级升压电路单元2并联组成的前级升压电路A和由并网逆变器4及并网升压变压器5构成的集中逆变并网装置C，其特征是所述的前级升压电路单元2由含有MPPT的斩波升压电路构成，每个前级升压电路单元2与一组电池板组串I 一一对应相接；在所述的前级升压电路A与集中逆变并网装置C之间还设置有一个后级升压电路B，所述的后级升压电路B由若干个由含有MPPT的斩波升压电路与旁路二极管VDb并联构成的后级升压电路单元3并联构成，所述的后级升压电路单元3与前级升压电路A —一对应连接，后级升压电路B的输出端与集中逆变并网装置的输入端连接。本实施例的每一个电池板组串I由24个电池板串联构成。电池板选用235W通用系列多晶娃电池板，其输出电压30. 5V。MPPT和斩波升压电路可借用现有技术构成。每一个电池板组串输出电压为732V，输出功率为5. 64KW，9X6个这样的电池板组串I并联后的
电能汇流后输入到前级升压电路A，每个前级升压电路A的输出电压为1150V，输出功率则为9X6X5. 64KW = 304. 56KW。本实施例共有20个前级升压电路A，故送至集中逆变并网装置的总电能为20X304. 56KW = 6091. 2KW。I、当太阳辐射能彡I %时，每一个电池板组串I (输出电压为732V，输出功率为5. 64KW)接受太阳光能，转换成直流电后，输到与其一一对应连接的前级升压电路单元2，通过前级升压电路单元2中的最大功率点跟踪控制电路，使电池板组串稳定地工作在最大功率点上，经过前级升压电路单元2中的斩波升压电路将直流传输电压提升到直流中压1150V，多个前级升压电路单元2并联汇总以增大容量，此时设置在后级升压电路单元3中的旁路二极管VDb导通，使电能直接传送到集中逆变并网装置C中单台额定功率为5000KW的光伏并网逆变器4，逆变后其输出电压为690V的三相交流电，再通过并网升压变压器5升压至交流35KV，向电力电网供电。2、当太阳辐射能彡I %时，由9X6个前级升压电路单元2并联构成的前级升压电路A中连接的电池板组串I接受太阳光能，转换成直流电后，由于其传输电能汇流后小于前级升压电路单元中MPPT的工作设定容量，此时旁路二极管VDb关闭，前级升压电路单元2不工作，电池板组串I所发出的直流电直接传输到后级升压电路单元3。后级升压电路单元中的MPPT开始工作，该电能输到与其一一对应连接的后级升压电路单元3，通过后级升压电路单元3中的MPPT，使电池板组串稳定地工作在最大功率点上，经过后级升压电路单元3中的斩波升压电路将直流传输电压提升到直流中压1150V，由20个后级升压电路单元3并联构成的后级升压电路B并联汇总以增大容量，将电能传送到集中逆变并网装置C中单台功率为5000KW的光伏并网逆变器4，逆变后其输出电压为690V的三相交流电，再通过并网升压变压器5升压至交流35KV，向电力电网供电。本实施例中，与现有光伏并网电站的单台光伏逆变器功率250KW-1000KW，输出电压设计为三相交流270V-400V相比较，传输同样容量的电能，光伏并网逆变器的数量成倍减少，整体效率更高、传输容量更大，使光伏并网电站能够实现MW级甚至GW级的工程应用。
权利要求
1.中压分布式MPPT大功率光伏并网电站，包括电池板组串、由若干个含有最大功率点跟踪控制电路的前级升压电路单元并联组成的前级升压电路和由并网逆变器及并网升压变压器构成的集中逆变并网装置，其特征是所述的前级升压电路单元由含有最大功率点跟踪控制电路的斩波升压电路构成，每个前级升压电路单元与一组电池板组串一一对应相接，在所述的前级升压电路与集中逆变并网装置之间还设置有一个后级升压电路，所述的后级升压电路由若干个由含有最大功率点跟踪控制电路的斩波升压电路与旁路二极管并联构成的后级升压电路单元并联构成，所述的后级升压电路单元与前级升压电路一一对应连接，后级升压电路的输出端与集中逆变并网装置的输入端连接。
全文摘要
中压分布式MPPT大功率光伏并网电站，属太阳能应用技术领域。其构成包括电池板组串、由若干个含有MPPT的前级升压电路单元并联组成的前级升压电路和集中逆变并网装置，其特征是所述的前级升压电路单元由MPPT的斩波升压电路构成，每个前级升压电路单元与一组电池板组串一一对应相接；在所述的前级升压电路与集中逆变并网装置之间还设置有一个后级升压电路，所述的后级升压电路由若干个由含有MPPT的斩波升压电路与旁路二极管并联构成的后级升压电路单元并联构成，所述的后级升压电路单元与前级升压电路一一对应串联连接，后级升压电路输出端与集中逆变并网装置输入端连接。可使光伏并网电站实现MW级甚至GW级。
文档编号H02J3/38GK102882233SQ201210384729
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月12日 优先权日2012年10月12日
发明者吴加林 申请人:吴加林