串联式光伏方阵高压隔离装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种串联式光伏方阵高压隔离装置。
【背景技术】
[0002] 目前国内外光伏电站的应用形式主要有集中型、分布式、离网等，围绕各种形式光 伏电站，推出各种类设备，典型的设备有集中型、组串型逆变器，技术成熟，大批量地应用于 市场。随着光伏电站快速发展，业主对光伏电站的要求越来越高，建设光伏电站的优秀资源 越来越少，光伏电站的应用范围已向边远地区发展。由于边远地区建设电站远离并网点，采 用现有技术建设成本高、传输损耗大，由此一种串联式光伏方阵光伏电站带来希望，它采用 光伏组串输出串联结构，使光伏方阵输出电压高，电流小，降低传输损耗，使光伏电站发电 效率提高，同时又降低成本，逐渐被关注。图4为由n个光伏组串高压隔离功率调节模块组 成的串联式光伏方阵原理拓扑图。串联式光伏方阵中，n个光伏组串的输出端一一对应与n 个光伏组串高压隔离功率调节模块的输入端连接，经n个光伏组串高压隔离功率调节模块 DC/DC隔离端口输出后串联，n为>2的整数。由于串联式光伏方阵中的光伏组串高压隔离 功率调节模块等大部分设备需要进一步研发，面临着研发周期长、成本高、风险大困难，制 约串联式光伏方阵的快速发展。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的目的是解决制约串联式光伏方阵快速发展的串联设备等研发周期 长、成本高、风险大等问题，提出一种串联式光伏方阵高压隔离装置，可W整合各种并网逆 变器设备。
[0004] 本实用新型串联式光伏方阵高压隔离装置中的多绕组高压隔离变压器的多输入 绕组与多台并网逆变器的输出一一连接，并网逆变器向串联式光伏方阵高压隔离装置的提 供输入功率。并网逆变器由自配置的多路光伏组串供电，经逆变后为交流电流源输出。为 保证并网逆变器锁相输出，在串联式光伏方阵高压隔离装置中利用功率优化单相或=相调 压电路建立单相或=相输出电压源。多台并网逆变器依据串联式光伏方阵高压隔离装置中 的单相或=相输出电压源的相位、频率、电压同步输出。串联式光伏方阵高压隔离装置将多 台并网逆变器输出汇流后经高压隔离输出。
[0005] 串联式光伏方阵是由m台串联式光伏方阵高压隔离装置串联组成，m台串联式光 伏方阵高压隔离装置输出正负端依次串联。其中第1台串联式光伏方阵高压隔离装置输 出的负端与第2台串联式光伏方阵高压隔离装置输出正端连接，第2台串联式光伏方阵高 压隔离装置输出负端与第3台串联式光伏方阵高压隔离装置输出正端连接，依此类推第 m-1台串联式光伏方阵高压隔离装置输出负端与第m台串联式光伏方阵高压隔离装置输出 正端连接，组成串联式光伏方阵。而第1台串联式光伏方阵高压隔离装置输出的正端为串 联式光伏方阵的正输出端，第m台串联式光伏方阵高压隔离装置输出的负端为串联式光伏 方阵的负输出端。由此使串联式光伏方阵输出直流电压提高，可W满足并网点电压*1.414， 输出电流减小，由于有若干台并网逆变器加入，实现高电压、小电流、大容量串联式光伏方 阵系统。m为> 1的整数。
[0006] 本实用新型采用W下技术方案：
[0007] 本实用新型串联式光伏方阵高压隔离装置由多绕组高压隔离变压器、功率优化单 相或=相调压电路和直流功率输出电路组成。多绕组高压隔离变压器的输入端与功率优化 单相或=相调压电路的输出端连接，提供n台并网逆变器输出锁相的可调的单相或=相交 流电压。多绕组高压隔离变压器的输出端与直流功率输出电路的输入端连接，将n台并网 逆变器及功率优化单相或=相调压电路输出的交流功率经直流功率输出电路转换成直流 输出。直流功率输出电路的输出也是串联式光伏方阵高压隔离装置的功率输出。n台并网 逆变器分别由自配置的多路光伏组串供电。n为> 1的整数。
[0008] 为实现串联式光伏方阵，将m台串联式光伏方阵高压隔离装置的输出正负端，按 当前台串联式光伏方阵高压隔离装置的输出负端与下一台串联式光伏方阵高压隔离装置 的输出正端的依次串联连接。其中第1台串联式光伏方阵高压隔离装置输出的负端与第2 台串联式光伏方阵高压隔离装置输出正端连接，依此类推第m-1台串联式光伏方阵高压隔 离装置输出负端与第m台串联式光伏方阵高压隔离装置输出正端连接，组成串联式光伏方 阵。而第1台串联式光伏方阵高压隔离装置输出的正端为串联式光伏方阵的正输出端，第 m台串联式光伏方阵高压隔离装置输出的负端为串联式光伏方阵的负输出端，m为>1的整 数。输出电压为Us。
[0009] 所述的多绕组高压隔离变压器由n个输入绕组、一个调压输入绕组和一个功率输 出绕组组成，n为> 1的整数。
[0010] 所述的多绕组高压隔离变压器的每个输入绕组的输入端分别对应与一台并网逆 变器的输出端连接。所述的调压输入绕组输入端与功率优化单相或=相调压电路的输出端 连接。功率输出绕组的输出端与直流功率输出电路输入端连接。
[0011] 所述的直流功率输出电路由3个隔离开关、大功率=相整流桥电路和滤波电容组 成。3个隔离开关的输入端也是直流功率输出电路的输入端，3个隔离开关的输入端分别与 多绕组高压隔离变压器功率输出绕组的3个输出端连接，3个隔离开关的输出端与大功率 =相整流桥电路的输入端连接，大功率=相整流桥电路的输出端与滤波电容并联，该并联 点是直流功率输出电路的正输出端和负输出端。由此多绕组高压隔离变压器功率输出绕组 输出的交流电压，经直流功率输出电路整流、滤波输出直流电压Udc1。其中大功率S相整流 桥电路由6支整流二极管组成，连接方式同=相整流电路。
[0012] 所述的功率优化单相或=相调压电路由CPU、A/D转换电路、光隔驱动电路、=相 功率驱动电路、DC/DC电源、电源监测电路、电流传感器、光伏组串MPPT最大功率跟踪电路、 Tl双向通讯电路，W及T2双向通讯电路组成。光伏组串的输出端与光伏组串MPPT最大功 率跟踪电路的输入端连接。光伏组串MPPT最大功率跟踪电路的正输出端分别与DC/DC电 源的输入端和电流传感器的输入端连接。电流传感器的输出端与=相功率驱动电路的正输 入端连接。光伏组串MPPT最大功率跟踪电路的负输出端分别与光伏组串的输出端、S相功 率驱动电路的负输入端、DC/DC电源地连接。S相功率驱动电路的输出端与多绕组高压隔 离变压器的调压输入绕组连接。DC/DC电源的输出端与CPU电源的输入端连接。
[0013] 电源监测电路由两支分压电阻组成，分压电阻的两端分别与=相功率驱动电路输 入端连接，两个分压电阻之间的连接点为电压检测点。由此，光伏组串通过功率优化单相 或=相调压电路实现最大功率输出的同时，也为功率优化单相或=相调压电路提供输出电 源。
[0014] A/D转换电路的输入端分别与电流传感器数据输出端及电压检测点连接，A/D转 换电路的输出端与CPU的A_I/0端口连接，CPU实时检测MPPT最大功率跟踪电路的最大功 率点。光隔驱动电路的输入端与CPU的8_1/0端口连接，光隔驱动电路的输出端分别与每 个MPPT最大功率跟踪电路的功率开关控制输入端连接，和S相功率驱动电路的6个控制输 入端连接。Tl双向通讯电路和T2双向通讯电路的一端分别与CPU的两个通讯接口连接， Tl双向通讯电路的另一端与串联式光伏方阵高压隔离装置内连接的n台并网逆变器通讯 端口连接、T2双向通讯电路的另一端通过光纤或无线与上位机连接。所述Tl双向通讯电 路通过通讯链路与串联式光伏方阵高压隔离装置内n台并网逆变器的通讯端口连接，接收 n台并网逆变器上传数据，并由CPU对数据分析整合。T2双向通讯电路通过通讯链路与上 位机连接，并将n台并网逆变器数据及CPU数据上传到上位机。T2双向通讯电路接收上位 机数据，并将上位机数据传送给CPU,由此CPU依据并网逆变器、上位机数据对MPPT最大功 率跟踪电路、=相桥功率驱动电路进行控制。
[0015] 所述的MPPT最大功率跟踪电路由储能电感、储能电容、功率开关、续流二极管和 电流传感器组成。光伏组串的正输出端与MPPT最大功率跟踪电路的正负输入端连接，最大 功率跟踪电路的正输入