CN101488668A - 可重构分布式接入并网逆变器 - Google Patents

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郭文武
孙耀杰
李惠民
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Abstract

本发明公开一种分布式太阳能并网系统中的可重构多机群控系统。光照充足情况下，每台并网逆变器都各自由一套光伏组件供电，和普通的多机并联系统相同，在光照不足情况下，主控制器根据光照情况和个逆变器状态调节组件连接方式，可将光伏组件并联给一台逆变器供电，这样逆变器可工作在功率大、效率高的状态。同时，在白天日照充裕时，装置将光伏阵列产生的直流电能逆变提供给用户或传输到配电网，同时还具有最大功率点跟踪和孤岛效应检测功能，在光照不足时，装置自动切换控制策略，成为并联有源滤波器，避免非线性负荷中产生的谐波和无功窜入电网，因此提高了并网系统整体发电效率和供电质量，并增加其自身利用率，该技术具有极大的社会效益和经济效益。

Description

可重构分布式接入并网逆变器
一、所属技术领域
本发明属于太阳能并网系统逆变控制技术领域，涉及多台百千瓦级的光伏并网发电逆变器并联组成MW级的光伏发电系统时的一种新型可重构分布式接入的并网逆变器控制系统。
二、背景技术
目前大功率光伏并网逆变器并联组成MW级光伏系统时，主要工作方式是各并网逆变器单元在主控制器管理下各逆变器协调工作，当某台逆变器出现故障时该机停止工作，不影响系统内其他逆变器的正常工作。但是由于小功率运行情况下逆变器效率较低，如果在光照不足的情况下仍采用这种并联方式，会造成整个系统效率低下。而且光照充足的时间仅占每日发电时间的很小的部分，采用这种并联方式的光伏发电系统会使投资巨大的光伏发电系统无法得到充分利用。
本发明采用分布式系统结构，每个DC/DC单元配备一套独立的光伏阵列，各阵列独立的最大功率跟踪器可以处理不同朝向和不同型号的光电组件，也可以弥补不同阵列中光电组件数量和部分阴影的影响，避免造成巨大的电量损失。同时，分布式系统可根据需要灵活配置DC/DC单元的数量进行可重构的组合。同时，采用可重构多机群控系统除了就有通常并联系统的协调控制、多机组合自同步功能外，还可根据日照情况调节光伏组件连接方式，通过这种方式不但可以使逆变器始终工作在效率较高的状态，而且主控制器还可记忆每台逆变器的工作时间，使系统内各逆变器的工作时间基本保持一致。
通过这种方式，首先可以大大提高系统的发电效率，具有良好的经济性，同时整个系统具有良好的冗余可靠度。
三、发明内容
本发明的目的在于提供可重构多机群控系统，除了就有通常并联系统的协调控制、多机组合自同步功能外，还可根据日照情况调节光伏组件连接方式，如下图一所示，光照充足情况下，每台并网逆变器都各自由一套光伏组件供电，和普通的多机并联系统相同。在光照不足情况下，主控制器根据光照情况和个逆变器状态调节组件连接方式，例如上图所示，可将两套光伏组件并联给一台逆变器供电，这样逆变器可工作在功率大、效率高的状态。如果光照强度继续减弱，在可将三套光伏组件并联给一台逆变器供电。通过这种方式不但可以使逆变器始终工作在效率较高的状态，而且主控制器还可记忆每台逆变器的工作时间，使系统内各逆变器的工作时间基本保持一致。
基于智能自适应控制的多功能级联式多电平并网逆变器架构，可同时用作并网逆变器和并联有源滤波器(APF)。在白天日照充裕时，装置将光伏阵列产生的直流电能逆变提供给用户或传输到配电网，同时还具有最大功率点跟踪和孤岛效应检测功能，在光照不足时，装置自动切换控制策略，成为并联有源滤波器，避免非线性负荷中产生的谐波和无功窜入电网，因此提高了并网系统整体发电效率和供电质量，并增加其自身利用率。
为实现该系统的功能，本发明采取的方案是：一种可重构多机群控系统，其特征在于，控制系统按照下列方法构建：
1)设置中央控制系统，监控系统的工作状态和光伏系统的输出功率；
2)根据光伏系统的输出功率，决定光伏组件和逆变器的联接方式。
3)主控制器还可记忆每台逆变器的工作时间，使系统内各逆变器的工作时间基本保持一致。
4)基于智能自适应控制的多功能级联式多电平并网逆变器架构，可同时用作并网逆变器和并联有源滤波器(APF)
5)分布式结构，功率单元配备一套独立的光伏阵列，各阵列独立的最大功率跟踪器可以处理不同朝向和不同型号的光电组件，也可以弥补不同阵列中光电组件数量和部分阴影的影响，同时，分布式系统可根据需要灵活配置DC/DC单元的数量进行可重构的组合。
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步描述。
图1可重构多机群控系统原理图；
图2分布式光伏并网发电系统结构图；
图3晶闸管与IGBT结合的混合开关图
1)光照充足情况下，每台并网逆变器都各自由一套光伏组件供电，和普通的多机并联系统相同。在光照不足情况下，主控制器根据光照情况和个逆变器状态调节组件连接方式，可将两套光伏组件并联给一台逆变器供电，这样逆变器可工作在功率大、效率高的状态。如果光照强度继续减弱，在可将三套光伏组件并联给一台逆变器供电。
2)在白天日照充裕时，装置将光伏阵列产生的直流电能逆变提供给用户或传输到配电网，同时还具有最大功率点跟踪和孤岛效应检测功能，在光照不足时，装置自动切换控制策略，成为并联有源滤波器，避免非线性负荷中产生的谐波和无功窜入电网，因此提高了并网系统整体发电效率和供电质量，并增加其自身利用率。
3)主电路将采用晶闸管与IGBT结合的混合开关技术，电源的高频隔离部分，也采用混合开关来实现，其原理如图2。
其中Ky，Kx，Kb，Ka组成为晶闸管逆变桥，C1为滤波电容。其原理与整流部分类似，仍然采用主开关K1和晶闸管共同控制来实现PWM逆变。在输出侧a’和b’得到高频交流脉冲信号。
传统的可控硅电路无法实现高频逆变，我们采用的逆变电路与整流电路合用两个IGBT开关管实现PWM工作，其他全部用由可控硅实现，比传统逆变电路将节省2个或4个IGBT开关，成本大大降低。

Claims (2)

1.一种可重构多机群控系统，用于分布式太阳能并网系统中，其特征在于：
1)首先分布式并网系统中，每台并网逆变器都各自由一套光伏组件供电，在光照不足情况下，主控制器根据光照情况和个逆变器状态调节组件连接方式，可将两套光伏组件并联给一台逆变器供电，如果光照强度继续减弱，在可将三套光伏组件并联给一台逆变器供电。
2)在白天日照充裕时，装置将光伏阵列产生的直流电能逆变提供给用户或传输到配电网，作并网逆变器用；在光照不足时，装置自动切换控制策略，成为并联有源滤波器，避免非线性负荷中产生的谐波和无功窜入电网，因此提高了并网系统整体发电效率和供电质量，并增加其自身利用率。
2.如权利要求1所述分布式并网系统中，其特征在于，主电路将采用晶闸管与IGBT结合的混合开关技术。
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