光伏串聯(lián)補償系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種光伏串聯(lián)補償系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，如何增加太陽能電池的輸出功率，充分利用太陽能，提 高整個太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率具有重要的意義。
[0003] 通過對太陽能電池輸出功率特性的研究，發(fā)現(xiàn)太陽能電池輸出功率與光照強度和 環(huán)境溫度等參數(shù)有關(guān)，為了使得光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在最大輸出功率點附近工作，目前采用 較多的最大功率點跟蹤（MPPT)，通過改變太陽能電池的輸出電壓，從而實現(xiàn)太陽能電池最 大功率輸出。
[0004] 在中國專利申請公布號CN102723740A中公開了一種光伏逆變器以及控制方法， 采用該專利申請中的MPPT控制策略能夠快速跟蹤變化劇烈的光照環(huán)境，提高太陽能電池 的輸出功率。
[0005] 在目前的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，假如該光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的最大功率點（MPP)范 圍是450伏-1000伏，一方面如果在某個地區(qū)或某個時間段的環(huán)境變化較大，使得光伏電池 的最大功率點在400伏（即低于最大功率點范圍的下限值)，此時光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的逆 變器將無法工作，從而不能將光伏電池產(chǎn)生的電能輸出至電網(wǎng)中，這部分太陽能只能浪費， 導致太陽能的利用效率降低。另一方面當光伏電池的輸出電壓是450伏時，如果在最大調(diào) 制度下逆變器的輸出端的交流電的線電壓有效值為450/#，，大約為180伏，為了給電網(wǎng) 穩(wěn)定提供500kW的輸出功率，此時交流相電流有效值將達到910安，因此必須選擇承受電流 在910安以上的半導體開關(guān)管，這極大地浪費了開關(guān)管的電流選擇容量。同時，光伏板開路 電壓的限制，又使得半導體開關(guān)管的電壓必須達到光伏板的最高的電壓，假設(shè)最大功率點 范圍為450V-1000V，則開關(guān)器件電壓應不小于1000V，但實際器件選擇為標稱1700V。極大 地浪費了開關(guān)管的電壓選擇容量。因此目前并沒有從根本上解決太陽能電池的輸出效率和 利用率等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明旨在提供一種光伏串聯(lián)補償系統(tǒng)，包括：
[0007] 直流母線，包括正極端子和負極端子，所述正極端子和負極端子用于和光伏發(fā)電 裝置的輸出端電連接；
[0008] 電容，所述電容電連接在所述正極端子和負極端子之間；
[0009] 逆變器，所述逆變器的輸入端電連接至所述正極端子和負極端子之間；
[0010] 變壓器，所述變壓器具有一次側(cè)和二次側(cè)，所述變壓器的一次側(cè)的一端與所述逆 變器的輸出端電連接；
[0011] 濾波器，所述濾波器具有與所述變壓器的一次側(cè)和所述逆變器的輸出端形成續(xù)流 回路的輸入端和并聯(lián)在電網(wǎng)上的輸出端；
[0012] 交流儲能系統(tǒng)，所述交流儲能系統(tǒng)包括儲能裝置和儲能變換裝置，所述儲能裝置 通過所述儲能變換裝置連接在所述變壓器的二次側(cè)；
[0013] 儲能控制裝置，所述儲能控制裝置用于檢測所述直流母線上的電壓和電流，當所 述直流母線上的電壓高于預定的上限值時，所述儲能控制裝置根據(jù)所述直流母線上的電壓 和電流控制所述儲能變換裝置對所述儲能裝置充電，從而為所述逆變器的輸出電壓提供動 態(tài)補償電壓，使得所述光伏發(fā)電裝置在最大功率點工作，當所述直流母線上的電壓低于預 定的下限值時，所述儲能控制裝置根據(jù)所述直流母線上的電壓和電流控制所述儲能變換裝 置對所述儲能裝置放電，從而為所述逆變器的輸出電壓提供動態(tài)補償電壓，使得所述光伏 發(fā)電裝置在最大功率點工作。
[0014] 本發(fā)明的光伏串聯(lián)補償系統(tǒng)提高了光伏發(fā)電裝置的最大功率點范圍，理論上使得 光伏發(fā)電裝置的最大功率點范圍從大于零到光伏發(fā)電裝置的開路電壓。具有網(wǎng)壓補償解決 了低電壓穿越能力問題，同時具有儲能功能。提高了太陽能的利用率。
[0015] 優(yōu)選的，所述儲能控制裝置控制所述逆變器在效率最高的調(diào)制度范圍內(nèi)工作。能 夠提高逆變器中半導體開關(guān)器件的利用率。
[0016] 優(yōu)選的，當所述直流母線上的電壓高于預定的上限值時，所述儲能控制裝置控制 所述逆變器在所述效率最高的調(diào)制度范圍內(nèi)的第一調(diào)制度下工作；以及當所述直流母線上 的電壓低于預定的下限值時，所述儲能控制裝置控制所述逆變器在所述效率最高的調(diào)制度 范圍內(nèi)的第二調(diào)制度下工作，所述第一調(diào)制度和所述第二調(diào)制度不相等。更優(yōu)選的，所述第 一調(diào)制度為效率最高的調(diào)制度范圍內(nèi)的下限值，所述第二調(diào)制度為效率最高的調(diào)制度范圍 內(nèi)的上限值。逆變器在效率最高的調(diào)制度范圍內(nèi)的上限值或下限值工作，能夠有效的減小 動態(tài)補償電壓值，減小逆變器中半導體開關(guān)器件的損耗。
[0017] 優(yōu)選的，所述逆變器為全橋逆變器，包括并聯(lián)在所述正極端子和負極端子之間的 三個橋臂，所述全橋逆變器具有第一節(jié)點、第二節(jié)點和第三節(jié)點；所述變壓器包括三相；； 所述交流儲能系統(tǒng)為三相交流儲能系統(tǒng)。通過三相變壓器和三相交流儲能系統(tǒng)給電網(wǎng)提供 三相交流電，符合市電需求。
[0018] 更優(yōu)選的，所述濾波器為三相LCL濾波器。LCL濾波器的成本低，濾波效果好。
[0019] 優(yōu)選的，所述逆變器為二橋臂逆變器，所述二橋臂逆變器具有第四節(jié)點和第五節(jié) 點；所述變壓器為單相變壓器，所述單相變壓器的一次側(cè)的一端與所述第四節(jié)點電連接； 所述交流儲能系統(tǒng)為單相交流儲能系統(tǒng)。該實施例用于給電網(wǎng)提供單相交流電。
[0020] 更優(yōu)選的，所述濾波器為單相LCL濾波器。LCL濾波器的成本低，濾波效果好。
[0021] 優(yōu)選的，所述濾波器的輸出端與所述電網(wǎng)中的變壓器的一次側(cè)連接。
【附圖說明】
[0022] 以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，
[0023] 圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的光伏串聯(lián)補償系統(tǒng)的電路圖；
[0024] 圖2是根據(jù)本發(fā)明第二個實施例的光伏串聯(lián)補償系統(tǒng)的電路圖。
[0025] 主要裝置符號說明
[0026] 1 正極端子 2負極端子
[0027] 3 逆變器 4交流儲能系統(tǒng)
[0028] 41 儲能裝置 42儲能控制裝置
[0029] 5 三相變壓器 23逆變器
[0030] 24 交流儲能系統(tǒng) 25 LCL濾波器
[0031] 26 交流電磁兼容過濾器27變壓器
[0032] 28 儲能控制裝置 29儲能裝置
[0033] 43 儲能變換裝置 20儲能變換裝置
[0034] C1-C5 電容
[0035] Tl-TlO絕緣柵雙極型晶體管
[0036]Trl_Tr4 變壓器
[0037] L1、L2 電感
【具體實施方式】
[0038] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【附圖說明】本發(fā) 明的【具體實施方式】。
[0039] 圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的光伏串聯(lián)補償系統(tǒng)的電路圖。如圖1所示，該 光伏串聯(lián)補償系統(tǒng)包括直流母線的正極端子1和負極端子2、電容C1、逆變器3、變壓器U相 TrU變壓器V相Tr2、變壓器W相Tr3、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4、交流儲能系 統(tǒng)4和儲能控制裝置42。正極端子1和負極端子2用來連接光伏發(fā)電裝置（圖中未示出） 的輸出端，電容Cl的兩個端子分別連接至正極端子1和負極端子2上，光伏發(fā)電裝置將獲 取的太陽能轉(zhuǎn)換為直流電后輸出至電容Cl上。逆變器3是全橋逆變器亦可是其他形式的 光伏逆變器，如多電平逆變器等，其中，全橋逆變器包括并聯(lián)在正極端子1和負極端子2之 間的三個橋臂，其中每一個橋臂上都具有串聯(lián)的兩個絕緣柵雙極型晶體管。在第一個橋臂 上具有絕緣柵雙極型晶體管Tl和絕緣柵雙極型晶體管T2,其中絕緣柵雙極型晶體管Tl和 絕緣柵雙極型晶體管T2之間具有節(jié)點N1。在第二橋臂上具有絕緣柵雙極型晶體管T3和 絕緣柵雙極型晶體管T4,其中絕緣柵雙極型晶體管T3和絕緣柵雙極型晶體管T4之間具有 節(jié)點N2。在第三個橋臂上具有絕緣柵雙極型晶體管T5和絕緣柵雙極型晶體管T6,其中絕 緣柵雙極型晶體管T5和絕緣柵雙極型晶體管T6之間具有節(jié)點N3。在本實施例中，逆變器 3可以通過現(xiàn)有技術(shù)中的控制方法將電容Cl上的直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出，并且使得三相 電的各相導電的角度相差120°，正極端子1和負極端子2為逆變器3的輸入端，節(jié)點N1、 節(jié)點N2和節(jié)點N3為逆變器3的輸出端。在其他的實施例中，還可以金氧半場效晶體管代 替本實施例中的絕緣柵雙極型晶體管構(gòu)成全橋逆變器。變壓器U相Trl的一次側(cè)具有端子 Ul和端子U2,端子Ul和節(jié)點Nl連接。變壓器V相Tr2的一次側(cè)具有端子Vl和端子V2， 端子Vl和節(jié)點N2電連接。變壓器W相Tr3的一次側(cè)具有端子Wl和端子W2,端子Wl和節(jié) 點N3連接。其中變壓器U相TrU變壓器V相Tr2和變壓器W相Tr3的二次側(cè)和交流儲能 系統(tǒng)4電連接，在本實施例中，交流儲能系統(tǒng)4主要包括儲能裝置41和儲能變換裝置43,儲 能變換裝置43的一端與變壓器的三相Trl-Tr3的二次側(cè)連接，儲能變換裝置43的另一端 和儲能裝置41連接，在本發(fā)明的實施例中，儲能變換裝置43可以包括交流/直流變換器和 直流/直流變換器，用于控制儲能裝置41充電或放電。儲能控制裝置42用于檢測電容Cl 上的電壓和直流母線中的電流，并根據(jù)電容Cl上的電壓控制逆變器3的調(diào)制度，使得逆變 器3在效率最高的調(diào)制度范圍內(nèi)工作，同時儲能控制裝置42還能根據(jù)電容Cl上的電壓和 直流母線中的電流給逆變器3的輸出端提供動態(tài)補償電壓，使得光伏發(fā)電裝置在最高功率 點工作，在本發(fā)明的其他實施例中，儲能控制裝置42還能根據(jù)光伏發(fā)電裝置輸出的功率給 逆變器3的輸出端提供動態(tài)補償電壓，使得光伏發(fā)電裝置在最高功率點工作。電容C2、電容 C3和電容C4呈三角形連接，即電容C2、電容C3和電容C4連接呈環(huán)狀。電容C2和電容C4 的節(jié)點與變壓器U相Trl的一次側(cè)的端子U2連接，電容C2和電容C3的節(jié)點與變壓器V相 Tr2的一次側(cè)的端子V2連接，電容C3和C4的節(jié)點與變壓器W相Tr3的一次側(cè)的端子W2連 接，同時變壓器U相Trl的一次側(cè)的端子U2、變壓器V相T