基于Buck功率优化的复合型光伏逆变发电系统技术方案

本发明专利技术公开了基于Buck功率优化的复合型光伏逆变发电系统，包括光伏组件组成的光伏阵列以及复合型光伏逆变器，每个光伏组件的输出端均连接有Buck型功率优化器，其用于对所述光伏组件进行降压，功率变换，以达到最大功率输出；同一光伏阵列的光伏组件通过所述Buck型功率优化器在输出端串联后形成组串，所述组串通过直流汇流箱或直接接入所述复合型光伏逆变器；所述复合型光伏逆变器包括DC

【技术实现步骤摘要】
基于Buck功率优化的复合型光伏逆变发电系统


[0001]本专利技术涉及光伏发电
，特别是涉及基于Buck功率优化的复合型光伏逆变发电系统的技术。

技术介绍

[0002]光伏逆变器是将太阳能板产生的直流电(DC)转换为交流电(AC)的器件，其中MPPT 是逆变器最重要功能。光伏电站工作过程中浮云、树荫、灰尘等均会影响输出功率，MPPT此时可发挥作用找出最大功率点。逆变器形式多样，目前市场以集中式逆变器和组串式逆变器为主，其中集中式逆变器具有成本较低，转换效率高的优势，适用于各类无遮挡失配比较小的光伏电站。
[0003]光伏功率优化器的引入可以使每个组件可以单独实现MPPT。其中Buck型功率优化器具有结构简单、成本低、转换效率高的优势，能够解决光伏电站中由于组件本身、污秽不均、阴影不均等原因引起组件级别的失配问题，很好的弥补集中式逆变器的MPPT路数少的缺陷。然而Buck型功率优化器为降压型功率优化器，其缺点是不能升压，发生失配的光伏组件为了维持优化器输出电流与组串的电流一致，将降低其输出电压。若是多路串并联的Buck型功率优化器结构接入集中式光伏逆变器的光伏系统，只有其中个别光伏组件发生组件本身、污秽不均、阴影不均等原因引起组件级别的失配问题，引起的问题不大，多路串并联的Buck型功率优化器系统可以通过协同调节集中式光伏逆变器的母线电压，维持系统在一个较高的效率运行；然而分布式光伏项目的建设地条件一般相对于大型地面光伏电站要复杂一些，需要考虑的可能产生遮挡的物体会更多一些，除了一些屋顶上自身的楼梯间、女儿墙等之外，还有屋顶的通风、机电设施会对光伏发电造成影响。当多路串并联的Buck型功率优化器系统其中某个串发生较大面积的遮挡，会引起并联组串间的失配，组串级失配是指发生在并联的组串之间，由于组件级失配导致各组串的输出特性不一致的情况，其中发生较大面积的遮挡的组串Buck型功率优化器为了维持组串的输出电流的一致，连接在发生遮挡的光伏组件的功率优化器将进行降压升流，这样该组串的输出电压将与其他组串之间出现较大的电压失配，该组串会拉低整个并联的多路组串的共同输出电压，使其他为未发生大面积遮挡的组串的Buck 型功率优化器的电压转换比(占空比)远离1，使光伏系统的整体效率降低。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的问题，本专利技术提供了基于Buck功率优化的复合型光伏逆变发电系统，使应用在Buck型功率优化器的复合型光伏逆变发电系统中的光伏逆变器，能够使光伏阵列在复杂的分布式光伏电站场景下整体效率最大化，较低成本的同时解决了组件级与组串级的失配问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0006]一种基于Buck功率优化的复合型光伏逆变发电系统，包括光伏组件组成的光伏阵
列以及复合型光伏逆变器，每个光伏组件的输出端均连接有Buck型功率优化器，其用于对所述光伏组件进行降压，功率变换，以达到最大功率输出；同一光伏阵列的光伏组件通过所述Buck 型功率优化器在输出端串联后形成组串，所述组串通过直流汇流箱或直接接入所述复合型光伏逆变器；所述复合型光伏逆变器包括DC
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DC升压变换模块和直流
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交流DC
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AC逆变模块以及至少三个端口，在至少三个端口中有第一端口、第二端口、第三端口，其中第一端口与所述光伏阵列中的第一光伏组件串组连接；第二端口为所述DC
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DC升压变换模块的输入端口，第二端口与所述光伏阵列的第二光伏组件串组连接；第三端口为所述DC
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AC逆变模块的输出端口；所述第一光伏组件串组的输出端，所述DC
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DC变换器的输出端，和所述DC
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AC逆变模块的输入端通过直流母线连接；所述第一光伏组件串与第二光伏组件串产生的直流电，转变为交流电并通过所述复合型光伏逆变器的输出端口输出至电网；所述Buck型功率优化器包括Buck型DC
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DC功率变换电路、第一控制模块以及第一变换级，所述第一变换级为Buck 型降压DC
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DC转换拓扑结构，其设有用于连接同一光伏阵列的光伏组件的输入端，以及用于连接至串联线路的输出端，以对同一光伏阵列的光伏组件的输出电力进行功率变换，所述第一控制模块用于生成可控制第一变换级的脉冲宽度调制信号，并且根据所跟踪的第一变换级最大功率点输入电压和根据第一变换级输出电压而自适应地设置脉冲宽度信号的占空比；所述第一控制模块发送占空比信息，以使占空比信息因串联线路配置于第一变换级输出电压变化而优化；所述第一控制模块包括采样单元、处理单元、驱动单元、通信单元，所述采样单元用于采集所述功率变换电路的输入电压、电流及输出电压、电流参数，所述处理单元根据其对应的功率变换电路的电参量变化跟踪所述光伏组件的最大功率点，并独立设置脉冲调制开关信号的占空比，生成Buck型DC
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DC功率变换电路的控制信号，所述驱动单元用于对所述控制信号进行功率放大后以驱动控制Buck型DC
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DC功率变换电路，所述通信单元将采样单元采集的所述功率变换电路的输入电压、电流及输出电压、电流参数及处理单元计算的所述功率变换电路的占空比数据上传所述复合型光伏逆变器。
[0007]第一光伏组件串组包括至少一个由同一光伏阵列的光伏组件通过所述Buck型功率优化器在输出端串联后形成组串；第二光伏组件串组包括至少一个由同一光伏阵列的光伏组件通过所述Buck型功率优化器在输出端串联后形成组串；所述第二光伏组件串组内的光伏组件受环境一致性的影响导致的串内组件失配程度高于所述第一光伏组件串组内的光伏组件。
[0008]所述复合型光伏逆变器设有第三控制模块，所述第三控制模块用于可变化地设置DC
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AC 逆变模块的直流母线的输入电压，以使所述第一光伏组件串组的Buck型功率优化器的第一控制模块的占空比数据满足占空比优化要求。
[0009]所述复合型光伏逆变器还包括DC
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AC功率转换拓扑结构，所述DC
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AC转换拓扑结构设有用于从第一光伏组件串组中获取电力的直流输入侧，以及用于连接电网的交流输出侧，以对串联线路输出电力进行逆变变换；所述第三控制模块还用于以双闭环方式控制第二变换级以满足电网要求为目的地进行逆变转换，以及用于为使第一控制模块的占空比数据满足占空比优化要求而可变化地设置DC
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AC逆变模块的直流母线侧的电压参量。
[0010]所述复合型光伏逆变器还设有第二控制模块，所述第二控制模块用于可变化地设置 DC
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DC升压变换模块的输入电压，以使所述第二光伏组件串组的Buck型功率优化器的第一控制模块的占空比数据满足占空比优化要求。
[0011]与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
[0012]本专利技术首先通过Buck型功率优化器实现组件级的MPPT来解决组件级失配问题，其次通过对发生大面积遮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Buck功率优化的复合型光伏逆变发电系统，包括光伏组件组成的光伏阵列以及复合型光伏逆变器，其特征在于；每个光伏组件的输出端均连接有Buck型功率优化器，其用于对所述光伏组件进行降压，功率变换，以达到最大功率输出；同一光伏阵列的光伏组件通过所述Buck型功率优化器在输出端串联后形成组串，所述组串通过直流汇流箱或直接接入所述复合型光伏逆变器；所述复合型光伏逆变器包括DC
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DC升压变换模块和直流
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交流DC
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AC逆变模块以及至少三个端口，在至少三个端口中有第一端口、第二端口、第三端口，其中第一端口与所述光伏阵列中的第一光伏组件串组连接；第二端口为所述DC
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DC升压变换模块的输入端口，第二端口与所述光伏阵列的第二光伏组件串组连接；第三端口为所述DC
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AC逆变模块的输出端口；所述第一光伏组件串组的输出端，所述DC
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DC变换器的输出端，和所述DC
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AC逆变模块的输入端通过直流母线连接；所述第一光伏组件串与第二光伏组件串产生的直流电，转变为交流电并通过所述复合型光伏逆变器的输出端口输出至电网；所述Buck型功率优化器包括Buck型DC
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DC功率变换电路、第一控制模块以及第一变换级，所述第一变换级为Buck型降压DC
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DC转换拓扑结构，其设有用于连接同一光伏阵列的光伏组件的输入端，以及用于连接至串联线路的输出端，以对同一光伏阵列的光伏组件的输出电力进行功率变换，所述第一控制模块用于生成可控制第一变换级的脉冲宽度调制信号，并且根据所跟踪的第一变换级最大功率点输入电压和根据第一变换级输出电压而自适应地设置脉冲宽度信号的占空比；所述第一控制模块发送占空比信息，以使占空比信息因串联线路配置于第一变换级输出电压变化而优化；所述第一控制模块包括采样单元、处理单元、驱动单元、通信单元，所述采样单元用于采集所述功率变换电路的输入电压、电流及输出电压、电流参数，所述处理单元根据其对应的功率变换电路的电参量变化跟踪所述光伏组件的最大功率点，并独立设置脉冲调制开关信号的占空比，生成Buck型DC
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D...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维，宋悦，陈泽熙，陈楠希，
申请(专利权)人：江苏旭迈思电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：