一种高效率低成本的光伏发电系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种高效率低成本的光伏发电系统，包括：MPPT变换器、逆变器、变压器和至少两个相互并联的组串；一个或多个组串连接至一个对应的MPPT变换器，所述组串连接至MPPT变换器的输入端，所述MPPT变换器的输出端连接至逆变器的输入端，所述逆变器的输出端与变压器相连接。本实用新型专利技术可以抬高光伏发电系统的直流母线电压，则逆变器的功率密度可提高一倍，即成本最多可以降低一半；此外，由于本实用新型专利技术将现有技术的两个逆变器合二为一，省去了两条母线、三条逆变器至变压器的线缆，兆瓦房体积更小，可以采用更便宜的双绕组变压器，能够显著降低光伏发电系统的电气设备造价，而且能够将整个系统的发电量提升3~5%。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种高效率低成本的光伏发电系统
本技术涉及一种光伏发电系统，尤其涉及一种高效率低成本的光伏发电系 统。
技术介绍
太阳能的光伏发电系统已经取得大规模应用，而大型的光伏电站通常采用集中式 的光伏发电系统，该光伏发电系统通常是由两个500kW逆变器并联，然后接一个1丽的双分 裂变压器入网；与逆变器相连的组串电池板都并在一起，然后经过汇流箱和配电柜，最后接 入逆变器。 这种现有的光伏发电系统存在以下缺点：一方面所有组串都并在一起，工作同一 个电压下，因此系统不能使每个组串都工作在最大功率点，从而造成降低了组串的发电量； 另一方面由于光伏发电系统直流侧的开口电压小于1000V，最大功率点电压工作被限制在 45(T650V，因此逆变器输出电压限制在315Vac，500kW逆变器最大输入电流为1100A，如果 进一步增大逆变器输出功率，则逆变器输入电流进一步增大，势必采用更大电流容量的半 导体功率器件和开关器件，系统造价急剧上升。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是需要提供一种低成本和高效率的光伏发电系 统。 对此，本技术提供一种高效率低成本的光伏发电系统，包括：MPPT变换器、逆 变器、变压器和至少两个相互并联的组串；一个或多个组串连接至一个对应的MPPT变换 器，所述组串连接至MPPT变换器的输入端，所述MPPT变换器的输出端连接至逆变器的输入 端，所述逆变器的输出端与变压器相连接。 本技术所述的MPPT变换器通过MPPT电路来实现，每一个组串首先接入至 MPPT变换器，MPPT变换器的输出并联在一起后再接入至逆变器；所述MPPT变换器一方面 负责通过硬件电路寻找每一个组串的最大功率点，另一方面输出稳定的高压，提高母线电 压。比如将母线电压提升至900Vdc，则逆变输出电压可以达到630Vac，则在相同的输入电 流1100A下，逆变器输出的功率可达1000kW ;而逆变器的功率器件都是按照1000V的规格 设计，逆变器输入900V时，由于最大输入电流仍为1100A，输出最大电流也没有变化，因此， 本技术的大部分功率器件可以不做任何更改，功率密度可提高一倍，即成本最多可以 降低一半。 此外，由于本技术将现有技术的两个逆变器合二为一，省去了两条母线、三条 逆变器至变压器的线缆，兆瓦房体积更小，且可以采用更便宜的双绕组变压器；而引入的 MPPT变换器的内部电路，采用高频化手段，效率可达99%，其总成本仅为单个逆变器成本的 三分之一，因此，本技术能够显著降低光伏发电系统的电气设备造价，而且能够将整个 系统的发电量提升:Γ5%。 本技术的进一步改进在于，所述MPPT变换器的一个输入端连接至组串的正 极，所述MPPT变换器的另一个输入端连接至组串的负极。 本技术的进一步改进在于，所述MPPT变换器与每一个组串一一对应连接，至 少两个MPPT变换器之间相互并联。 本技术的进一步改进在于，所述MPPT变换器的一个输出端相互并联后连接 至母线正极，所述MPPT变换器的另一个输出端相互并联后连接至母线负极。 本技术的进一步改进在于，所述变压器为双绕组变压器。 本技术的进一步改进在于，所述MPPT变换器包括控制器和升压电路，所述控 制器为相关闭环控制器。 本技术的进一步改进在于，所述升压电路包括电容Cin、电容C0、二极管D和 开关管Q ;所述电容Cin与输入端正负极连接；所述电感L一端与电容Cin连接，另一端和二 极管D的阳极连接；所述二极管D的阳极分别与开关管Q和电感L连接，所述二极管D的阴 极与输出端正极连接；所述开关管Q -端与二极管D的阳极连接，另一端与电路负极连接； 所述电容C0与输出端正负极连接。 本技术的进一步改进在于，所述控制器分别与升压电路的输入端和输出端相 连接，所述控制器与IGBT场效应管的G级相连接。 与现有技术相比，本技术的有益效果在于：光伏发电系统的大部分功率器件 可以不做任何更改，但功率密度可提高一倍，即成本最多可以降低一半；此外，由于本实用 新型将现有技术的两个逆变器合二为一，省去了两条母线、三条逆变器至变压器的线缆，兆 瓦房体积更小，可以采用更便宜的双绕组变压器；而引入的MPPT变换器的内部电路，采用 高频化手段，效率可达99%，其总成本仅为单个逆变器成本的三分之一，因此，本技术能 够显著降低光伏发电系统的电气设备造价，而且能够将整个系统的发电量提升:Γ5%。 【附图说明】 图1是本技术一种实施例的结构示意图； 图2是本技术的组串的功率和工作电压的关系示意图； 图3是现有技术的结构示意图； 图4是本技术另一种实施例的MPPT变换器的电路结构示意图。 【具体实施方式】 下面结合附图，对本技术的较优的实施例作进一步的详细说明。 实施例1 : 如图1所示，本例提供一种高效率低成本的光伏发电系统，包括:MPPT变换器、逆 变器、变压器和至少两个相互并联的组串；一个或多个组串连接至一个对应的MPPT变换 器，所述组串连接至MPPT变换器的输入端，所述MPPT变换器的输出端连接至逆变器的输入 端，所述逆变器的输出端与变压器相连接。 现有技术中，由于组串的特性差异、污染程度和老化程度不一致，每个组串的 最大功率点均有可能存在差异。如图2所示，第一组串的最大功率点所对应的电压在 %，第二组串的最大功率点所对应的电压在V2，第三组串的最大功率点所对应的电压在 v3 ;当所有的组串都并联在一起时，每个组串的工作电压都一致，如系统母线电压工作在 ￥2时，则第二组串达到了最大功率点，而第一组串和第三组串均没有达到最大功率点，这 样就会导致整个光伏发电系统的发电量降低。 本例所述的MPPT变换器通过MPPT电路来实现，每一个组串首先接入至MPPT变换 器，MPPT变换器的输出并联在一起后再接入至逆变器；所述MPPT变换器一方面负责通过硬 件电路寻找每一个组串的最大功率点，使得每一个组串均工作在最大功率点之下；另一方 面输出稳定的高压，提高母线电压。比如将母线电压提升至900Vdc，则逆变输出电压可以达 到630Vac，则在相同的输入电流1100A下，逆变器输出的功率可达1000kW ;而逆变器的功率 器件都是按照1000V的规格设计，逆变器输入900V时，由于最大输入电流仍为1100A，输出 最大电流也没有变化，因此，本例的大部分功率器件可以不做任何更改，功率密度可提高一 倍，即成本最多可以降低一半。 现有技术中，如图3所示，光伏发电系统通常是由两个500kW逆变器并联，然后接 一个1MW的双分裂变压器入网；与逆变器相连的组串电池板都并在一起，然后经过汇流箱 和配电柜，最后接入逆变器。这种现有的光伏发电系统存在以下缺点：一方面所有组串都并 在一起，工作同一个电压下，因此系统不能使每个组串都工作在最大功率点，从而造成降低 了组串的发电量；另一方面由于光伏发电系统直流侧的开口电压小于1000V，最大功率点 电压工作被限制在45(T650V，因此逆变器输出电压限制在315Vac，500kW逆变器最大输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效率低成本的光伏发电系统，其特征在于，包括：MPPT变换器、逆变器、变压器和至少两个相互并联的组串；一个或多个组串连接至一个对应的MPPT变换器，所述组串连接至MPPT变换器的输入端，所述MPPT变换器的输出端连接至逆变器的输入端，所述逆变器的输出端与变压器相连接。

【技术特征摘要】
1. 一种高效率低成本的光伏发电系统，其特征在于，包括：MPPT变换器、逆变器、变压 器和至少两个相互并联的组串；一个或多个组串连接至一个对应的MPPT变换器，所述组串 连接至MPPT变换器的输入端，所述MPPT变换器的输出端连接至逆变器的输入端，所述逆变 器的输出端与变压器相连接。2. 根据权利要求1所述的高效率低成本的光伏发电系统，其特征在于，所述MPPT变换 器的一个输入端连接至组串的正极，所述MPPT变换器的另一个输入端连接至组串的负极。3. 根据权利要求1所述的高效率低成本的光伏发电系统，其特征在于，所述MPPT变换 器与每一个组串一一对应连接，至少两个MPPT变换器之间相互并联。4. 根据权利要求3所述的高效率低成本的光伏发电系统，其特征在于，所述MPPT变换 器的一个输出端相互并联后连接至母线正极，所述MPPT变换器的另一个输出端相互并联 后连接至母线负极。5. 根据权利要求1至...

【专利技术属性】
技术研发人员：温志伟，黄雅婷，郜佳辉，
申请(专利权)人：深圳科士达科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44