CN202019314U - 太阳能光伏三相微逆变器以及太阳能光伏发电系统 - Google Patents

太阳能光伏三相微逆变器以及太阳能光伏发电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种太阳能光伏三相微逆变器，包括：直流端子，与三个彼此互相靠近的直流光伏组件相连接；三个单相逆变电路，其输入端通过直流端子分别与三个直流光伏组件相连接，分别将三个直流光伏组件产生的直流电转换为交流电；交流端子，与三相交流电网相连接；其中，每个单相逆变电路的输出端分别与三相交流电网三相中的一相以及零线相连接。相应地，本实用新型还提供一种太阳能光伏发电系统。本实用新型整合三个单相逆变电路，输入端分别与三个直流光伏组件相连接，输出端分别与三相交流电网三相中的一相以及零线相连接。由于一个三相微逆变器上的三个直流光伏组件位置相邻，所以光照、温度等环境条件相似，从而三相交流电可以很好地平衡。

Description

太阳能光伏三相微逆变器以及太阳能光伏发电系统
技术领域
本实用新型涉及太阳能光伏科技领域，具体来说，本实用新型涉及一种太阳能光伏三相微逆变器以及一种太阳能光伏发电系统。
背景技术
太阳能光伏发电系统的逆变器最近趋向于采用分布式的微型逆变器(微逆变器)。微型逆变器对每个直流光伏组件提供最大功率点控制，从而使每个直流光伏组件产生最大的能量，提高整个太阳能光伏发电系统的性能。另外，微型逆变器还能产生交流低压输出，而不是中心式逆变器系统的高直流电压输出，提高了系统的安全性和工作效率。
在使用微逆变器的光伏发电系统中，多个支路通过配电箱分别连接一串微逆变器和相关的其他组件。大型的光伏发电系统通常使用三相交流电网连接，但是真正的三相微逆变器比单相微逆变器会多很多电子元件，实现起来比较复杂。现有的一种替代方法为将多个单相微逆变器串联连接为三组，每一组单相微逆变器再连接到商业三相交流电网中的一相。为了保证交流电网的三相之间的电流幅度的平衡，这三组单相微逆变器需要有相同的微逆变器和直流光伏组件，这个要求就造成光伏发电系统在设计和安装方面的困难和较高的成本。
图1为现有技术中的一个太阳能光伏发电系统的结构示意图。该太阳能光伏发电系统100包括多个单相微逆变器101，彼此串联成若干组(图中为三组)，分别与三相交流电网相连接。各个单相微逆变器101产生与相应的三相交流电网106电压同相的电流，实现并网输出。每个单相微逆变器101通过直流端子103与一个直流光伏组件102相连接，将该直流光伏组件102产生的直流电转换为交流电。每个单相微逆变器101通过交流端子104和上一个/下一个单相微逆变器101相连接，由此每一排的多个单相微逆变器101能够串联成一个支路。每一个支路的最后一个单相微逆变器101的交流端子104作为整个支路的交流输出端连接到三相交流电网106的零线N和一个火线L1、L2或L3。这样，图中的三个支路依次分别连接到L1/N、L2/N和L3/N。
在进行光伏发电工作时，系统100将产生的交流电通过配电箱连接到三相交流电网106，例如商业220V/380V电网。这样，三相交流电网106中的火线L1负载交流电的第1相电流，火线L2负载交流电的第2相电流，火线L3负载交流电的第3相电流。零线N负载的电流为三相电流的总和。在理想情况下，火线L1、L2和L3上的电流大小是平衡的，而相位相差120度，结果零线N上的电流应该为零。但是，为了达到三相交流电网106的三相之间的平衡，图中的光伏发电系统100的三个支路要产生平衡的电流，也就是三组直流光伏组件102和三组单相微逆变器101要产生相同大小的电流。如果系统100规模比较庞大，那么各个直流光伏组件102所处的光照、温度等环境条件很难保证相同，输入电网106的三相间的交流电很难保持平衡，这个会造成光伏发电系统100设计和安装的困难和高开支。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种太阳能光伏三相微逆变器，能够保证输出到三相交流电网的三相交流电是平衡的，简化了光伏发电系统的设计和安装。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种太阳能光伏三相微逆变器，包括：
直流端子，与三个彼此互相靠近的直流光伏组件相连接，用于接收所述直流光伏组件产生的直流电；
三个单相逆变电路，其输入端通过所述直流端子分别与所述三个直流光伏组件相连接，用于分别将所述三个直流光伏组件产生的直流电转换为交流电；
交流端子，与三相交流电网相连接，用于将所述三个单相逆变电路产生的交流电并网输出；
其中，每个单相逆变电路的输出端分别与所述三相交流电网三相中的一相以及零线相连接。
可选地，所述三个单相逆变电路是完全相同的。
可选地，所述单相逆变电路包括直流-交流转换电路、直流电压电流检测电路、交流电压电流检测电路和滤波电路。
可选地，所述单相逆变电路还包括控制电路和通信电路。
可选地，所述三个单相逆变电路在外部共用一个比较电路、一个控制电路和一个通信电路，所述比较电路分别比较所述三个单相逆变电路的输入/输出电流、电压，如果发现三相之间不平衡，则所述控制电路调节所述三个单相逆变电路的电力转换。
相应地，本实用新型还提供一种太阳能光伏发电系统，包括多个太阳能光伏三相微逆变器，所述多个三相微逆变器的交流端子分别与三相交流电网中的各相和零线相连接，其中，每个三相微逆变器包括：
直流端子，与三个彼此互相靠近的直流光伏组件相连接，用于接收所述直流光伏组件产生的直流电；
三个单相逆变电路，其输入端通过所述直流端子分别与所述三个直流光伏组件相连接，用于分别将所述三个直流光伏组件产生的直流电转换为交流电；
交流端子，与三相交流电网相连接，用于将所述三个单相逆变电路产生的交流电并网输出；
其中，每个单相逆变电路的输出端分别与所述三相交流电网三相中的一相以及零线相连接。
可选地，所述多个三相微逆变器的交流端子先彼此相连接，形成三相微逆变器串，再与所述三相交流电网相连接。
可选地，所述多个三相微逆变器之间彼此独立，其各自的交流端子分别与所述三相交流电网中的各相和零线相连接。
可选地，所述每个三相微逆变器中的三个单相逆变电路是完全相同的。
可选地，所述单相逆变电路包括直流-交流转换电路、直流电压电流检测电路、交流电压电流检测电路和滤波电路。
可选地，所述单相逆变电路还包括控制电路和通信电路。
可选地，所述每个三相微逆变器中的三个单相逆变电路在外部共用一个比较电路、一个控制电路和一个通信电路，所述比较电路分别比较所述三个单相逆变电路的输入/输出电流、电压，如果发现三相之间不平衡，则所述控制电路调节所述三个单相逆变电路的电力转换。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型的太阳能光伏三相微逆变器整合三个单相逆变电路，其输入端分别与三个直流光伏组件相连接，其输出端分别与三相交流电网三相中的一相以及零线相连接。由于一个三相微逆变器上的三个直流光伏组件位置相邻，所以光照、温度等环境条件相似，从而三相交流电可以很好地平衡，并且不会采用过多的元件。
另外，连接到三相交流电网的三相交流电之间也可以通过三相微逆变器的控制电路调节单相逆变电路的电力转换工作，实现三相之间的平衡。
附图说明
本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1为现有技术中的一个太阳能光伏发电系统的结构示意图；
图2为本实用新型一个实施例的太阳能光伏三相微逆变器的结构示意图；
图3为本实用新型一个实施例的太阳能光伏三相微逆变器的一个单相逆变电路的具体结构示意图；
图4为本实用新型另一个实施例的太阳能光伏三相微逆变器的三个单相逆变电路在外部共用一个比较电路、一个控制电路和一个通信电路的示意图；
图5为本实用新型一个实施例的包括多个三相微逆变器的太阳能光伏发电系统的结构示意图；
图6为本实用新型另一个实施例的包括多个三相微逆变器的太阳能光伏发电系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。
图2为本实用新型一个实施例的太阳能光伏三相微逆变器的结构示意图。如图所示，该三相微逆变器200可以包括：
直流端子201，与三个彼此互相靠近的直流光伏组件202相连接，用于接收直流光伏组件202产生的直流电；
三个单相逆变电路203，其输入端通过直流端子201分别与三个直流光伏组件202相连接，用于分别将三个直流光伏组件202产生的直流电转换为单相交流电，上述三个单相逆变电路203可以采用完全相同的结构；
交流端子204，包含四根线，与三相交流电网206相连接，用于将三个单相逆变电路203产生的交流电并网输出；
其中，每个单相逆变电路203的输出端分别与三相交流电网206三相中的一相L1、L2或L3以及零线N相连接。如图所示，位于左侧的单相逆变电路203的输出端分别连接到三相交流电网206的火线L1和零线N，位于中间的单相逆变电路203的输出端分别连接到三相交流电网206的火线L2和零线N，位于右侧的单相逆变电路203的输出端分别连接到三相交流电网206的火线L3和零线N。这样，三个单相逆变电路203产生与三相交流电网206电压相位匹配的交流电，加上三个单相逆变电路203采用完全相同的结构，每个单相逆变电路203产生的交流电大小相同，则本实用新型的三相微逆变器200会产生与三相交流电网206匹配的三相交流电。
图3为本实用新型一个实施例的太阳能光伏三相微逆变器的一个单相逆变电路的具体结构示意图。如图所示，该单相逆变电路203具体可以包括直流-交流转换电路2031、直流电压电流检测电路2032、交流电压电流检测电路2033和滤波电路2034。
在本实施例中，该单相逆变电路203可以还包括控制电路2035和通信电路2036。当然，在本实施例中该单相逆变电路203还可以包括其他必要的、被本领域技术人员所公知的组成部分，而并不限于采用上述的电路结构。
图4为本实用新型另一个实施例的太阳能光伏三相微逆变器的三个单相逆变电路在外部共用一个比较电路、一个控制电路和一个通信电路的示意图。如图所示，在三相微逆变器400中，该控制电路4035、通信电路4036和比较电路4037分别位于三个单相逆变电路403的外部，但是其属于三个单相逆变电路403共用的部分，如此一个三相微逆变器400可以节省两套共用电路，既降低了生产成本又提高了三相微逆变器的可靠性。
在本实施例中，三个单相逆变电路403的输出电流、电压会被其中的交流电压电流检测电路(未图示)分别检测并由比较电路4037进行比较，如果发现它们三相之间不平衡，控制电路4035会调节三个单相逆变电路403各自的电力转换工作使其平衡。这样，三相微逆变器400的输出可以保持为平衡的三相交流电。另外，三个单相逆变电路403的输入电流、电压也可以被直流电压电流检测电路(未图示)用于检测三相之间的平衡。
图5为本实用新型一个实施例的包括多个上述三相微逆变器的太阳能光伏发电系统的结构示意图。如图所示，该太阳能光伏发电系统500可以包括多个太阳能光伏三相微逆变器501，多个三相微逆变器501的交流端子分别与三相交流电网506中的各相L1、L2与L3和零线N相连接，其中，每个三相微逆变器501的具体结构可以与如图2所示相同，其可以包括：
直流端子201，与三个彼此互相靠近的直流光伏组件202相连接，用于接收直流光伏组件202产生的直流电；
三个单相逆变电路203，其输入端通过直流端子201分别与三个直流光伏组件202相连接，用于分别将三个直流光伏组件202产生的直流电转换为单相交流电，上述三个单相逆变电路203可以采用完全相同的结构；
交流端子204，包含四根线，与三相交流电网206相连接，用于将三个单相逆变电路203产生的交流电并网输出；
其中，每个单相逆变电路203的输出端分别与三相交流电网206三相中的一相L1、L2或L3以及零线N相连接。如图所示，位于左侧的单相逆变电路203的输出端分别连接到三相交流电网206的火线L1和零线N，位于中间的单相逆变电路203的输出端分别连接到三相交流电网206的火线L2和零线N，位于右侧的单相逆变电路203的输出端分别连接到三相交流电网206的火线L3和零线N。这样，三个单相逆变电路203产生与三相交流电网206电压相位匹配的交流电，加上三个单相逆变电路203采用完全相同的结构，每个单相逆变电路203产生的交流电大小相同，则本实用新型的三相微逆变器200会产生与三相交流电网206匹配的三相交流电。这种由相邻的三个直流光伏组件202产生三相交流电的方法和设施简化了光伏发电系统500的设计和安装。
在本实施例中，如图5所示，每个三相微逆变器501分别连接有三个直流光伏组件502，多个三相微逆变器501的交流端子可以先彼此相连接，形成三相微逆变器串，再与三相交流电网506相连接。图6为本实用新型另一个实施例的包括多个三相微逆变器的太阳能光伏发电系统的结构示意图。每个三相微逆变器501分别连接有三个直流光伏组件502，多个三相微逆变器501之间也可以彼此独立，其各自的交流端子分别直接与三相交流电网506中的各相和零线相连接。
本实施例中的太阳能光伏三相微逆变器的一个单相逆变电路的具体结构示意图也可以如图3所示。如图所示，该单相逆变电路203具体可以包括直流-交流转换电路2031、直流电压电流检测电路2032、交流电压电流检测电路2033和滤波电路2034。
在本实施例中，该单相逆变电路203可以还包括控制电路2035和通信电路2036。当然，在本实施例中该单相逆变电路203还可以包括其他必要的、被本领域技术人员所公知的组成部分，而并不限于采用上述的电路结构。
类似地，本实施例中的太阳能光伏三相微逆变器的三个单相逆变电路在外部共用一个比较电路、一个控制电路和一个通信电路的示意图也可以如图4所示。
如图所示，在三相微逆变器400中，该控制电路4035、通信电路4036和比较电路4037分别位于三个单相逆变电路403的外部，但是其属于三个单相逆变电路403共用的部分，如此一个三相微逆变器400可以节省两套共用电路，既降低了生产成本又提高了三相微逆变器的可靠性。
在本实施例中，三个单相逆变电路403的输出电流、电压会被其中的交流电压电流检测电路(未图示)分别检测并由比较电路4037进行比较，如果发现它们三相之间不平衡，控制电路4035会调节三个单相逆变电路403各自的电力转换工作使其平衡。这样，三相微逆变器400的输出可以保持为平衡的三相交流电。另外，三个单相逆变电路403的输入电流、电压也可以被直流电压电流检测电路(未图示)用于检测三相之间的平衡。
本实用新型的太阳能光伏三相微逆变器整合三个单相逆变电路，其输入端分别与三个直流光伏组件相连接，其输出端分别与三相交流电网三相中的一相以及零线相连接。由于一个三相微逆变器上的三个直流光伏组件位置相邻，所以光照、温度等环境条件相似，从而三相交流电可以很好地平衡，并且不会采用过多的元件。
另外，连接到三相交流电网的三相交流电之间也可以通过三相微逆变器的控制电路调节单相逆变电路的电力转换工作，实现三相之间的平衡。
本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种太阳能光伏三相微逆变器，包括：
直流端子，与三个彼此互相靠近的直流光伏组件相连接，接收所述直流光伏组件产生的直流电；
三个单相逆变电路，其输入端通过所述直流端子分别与所述三个直流光伏组件相连接，分别将所述三个直流光伏组件产生的直流电转换为交流电；
交流端子，与三相交流电网相连接，将所述三个单相逆变电路产生的交流电并网输出；
其中，每个单相逆变电路的输出端分别与所述三相交流电网三相中的一相以及零线相连接。
2.根据权利要求1所述的三相微逆变器，其特征在于，所述三个单相逆变电路是完全相同的。
3.根据权利要求2所述的三相微逆变器，其特征在于，所述单相逆变电路包括直流-交流转换电路、直流电压电流检测电路、交流电压电流检测电路和滤波电路。
4.根据权利要求3所述的三相微逆变器，其特征在于，所述单相逆变电路还包括控制电路和通信电路。
5.根据权利要求3所述的三相微逆变器，其特征在于，所述三个单相逆变电路在外部共用一个比较电路、一个控制电路和一个通信电路，所述比较电路分别比较所述三个单相逆变电路的输入/输出电流、电压，如果发现三相之间不平衡，则所述控制电路调节所述三个单相逆变电路的电力转换。
6.一种太阳能光伏发电系统，包括多个太阳能光伏三相微逆变器，所述多个三相微逆变器的交流端子分别与三相交流电网中的各相和零线相连接，其中，每个三相微逆变器包括：
直流端子，与三个彼此互相靠近的直流光伏组件相连接，接收所述直流光伏组件产生的直流电；
三个单相逆变电路，其输入端通过所述直流端子分别与所述三个直流光伏组件相连接，分别将所述三个直流光伏组件产生的直流电转换为交流电；
交流端子，与三相交流电网相连接，将所述三个单相逆变电路产生的交流电并网输出；
其中，每个单相逆变电路的输出端分别与所述三相交流电网三相中的一相以及零线相连接。
7.根据权利要求6所述的太阳能光伏发电系统，其特征在于，所述多个三相微逆变器的交流端子先彼此相连接，形成三相微逆变器串，再与所述三相交流电网相连接。
8.根据权利要求6所述的太阳能光伏发电系统，其特征在于，所述多个三相微逆变器之间彼此独立，其各自的交流端子分别与所述三相交流电网中的各相和零线相连接。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的太阳能光伏发电系统，其特征在于，所述每个三相微逆变器中的三个单相逆变电路是完全相同的。
10.根据权利要求9所述的太阳能光伏发电系统，其特征在于，所述单相逆变电路包括直流-交流转换电路、直流电压电流检测电路、交流电压电流检测电路和滤波电路。
11.根据权利要求10所述的太阳能光伏发电系统，其特征在于，所述单相逆变电路还包括控制电路和通信电路。
12.根据权利要求10所述的太阳能光伏发电系统，其特征在于，所述每个三相微逆变器中的三个单相逆变电路在外部共用一个比较电路、一个控制电路和一个通信电路，所述比较电路分别比较所述三个单相逆变电路的输入/输出电流、电压，如果发现三相之间不平衡，则所述控制电路调节所述三个单相逆变电路的电力转换。
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