CN205377700U

CN205377700U - 一种光伏发电系统

Info

Publication number: CN205377700U
Application number: CN201620066377.1U
Authority: CN
Inventors: 汪英
Original assignee: Hunan Post And Telecommunication College
Current assignee: Hunan Post And Telecommunication College
Priority date: 2016-01-22
Filing date: 2016-01-22
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2026-01-22

Abstract

本实用新型公开了一种光伏发电系统，包括光伏阵列、Boost升压电路、耦合电感双降压式逆变电路、负载；光伏阵列、Boost升压电路、耦合电感双降压式逆变电路、负载顺次连接；Boost升压电路实现光伏阵列输出最大功率跟踪；耦合电感双降压式逆变电路没有传统逆变桥桥臂的功率管直通问题，各开关器件不需要设死区时间。耦合电感的原边绕组与副边绕组顺向串联绕在一个铁芯上，采用全耦合，减小了磁件的体积和损耗，提高了变换效率，提高了光伏发电系统的可靠性。

Description

一种光伏发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种光伏发电系统，属于分布式发电与智能电网领域。

背景技术

太阳能的利用是缓解全球能源紧缺与环境污染问题的重要途径，光伏发电就是近年来研究的热点之一。对直流电压较高的负载供电，蓄电池电压一般较低，满足不了其供电需求。采用目前成熟的电力电子变流技术可将太阳能转换成电能，进而实现电压变换与功率控制。

随着对光伏逆变器性能要求的不断提高，如何提高光伏发电系统的可靠性、提高功率变换密度和效率，已经成为当前研究的热门问题。双降压式半桥逆变器，由于不存在传统桥式逆变桥的桥臂功率管直通问题，提高了系统的可靠性。但其存在输入直流电压利用率低的缺点，即桥臂输出最高电压只有输入直流电压的一半。对于高压输出的场合，则要求更高的输入直流电压，增加了开关器件的电压应力。

发明内容

本实用新型发明了一种光伏发电系统，Boost升压电路实现光伏阵列输出最大功率跟踪；耦合电感双降压式逆变电路没有传统逆变桥桥臂的功率管直通问题，耦合电感的原边绕组与副边绕组顺向串联绕在一个铁芯上，采用全耦合，减小了磁件的体积和损耗，提高了变换效率，提高了光伏发电系统的可靠性；二极管可以得到优化设计，各开关器件不需要设死区时间；提高了输入直流电压的利用率。

本实用新型的技术方案为：一种光伏发电系统，包括光伏阵列、Boost升压电路、耦合电感双降压式逆变电路、负载；光伏阵列、Boost升压电路、耦合电感双降压式逆变电路、负载顺次连接，光伏阵列输出的直流电能变换成为交流电能，为负载供电；Boost升压电路包括光伏侧储能电容C₀、Boost升压电感L₀、Boost升压电路开关器件S₀、Boost升压电路二极管VD₀、直流侧储能电容C_d；耦合电感双降压式逆变电路由四个开关器件S₁~S₄、两个耦合电感、四个续流二极管VD₁~VD₄、滤波电容C_f组成，L_1A、L_2A分别为第一耦合电感的原边绕组、副边绕组，L_1B、L_2B分别为第二耦合电感的原边绕组、副边绕组；第一耦合电感的原边绕组L_1A包括第一端和第二端，第一耦合电感的副边绕组L_2A包括第一端和第二端，其中第一耦合电感的原边绕组L_1A第一端与第一耦合电感的副边绕组L_2A第一端为同名端；第二耦合电感的原边绕组L_1B包括第一端和第二端，第二耦合电感的副边绕组L_2B包括第一端和第二端，其中第二耦合电感的原边绕组L_1B第一端与第二耦合电感的副边绕组L_2B第一端为同名端；光伏阵列与光伏侧储能电容C₀并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L₀相连，Boost升压电感L₀另一端与Boost升压电路开关器件S₀的集电极、Boost升压电路二极管VD₀的阳极相连，Boost升压电路二极管VD₀的阴极与直流侧储能电容C_d的一端、开关器件S₁的集电极、续流二极管VD₄的阴极、开关器件S₃的集电极、续流二极管VD₂的阴极相连，开关器件S₁的发射极与第一耦合电感的原边绕组L_1A第一端、续流二极管VD₁的阴极相连，第一耦合电感的原边绕组L_1A第二端与第二耦合电感的副边绕组L_2B第一端、滤波电容C_f的一端相连，续流二极管VD₄的阳极与第二耦合电感的副边绕组L_2B第二端、开关器件S₄的集电极相连，开关器件S₄的发射极与续流二极管VD₁的阳极、开关器件S₂的发射极、续流二极管VD₃的阳极、直流侧储能电容C_d的另一端、Boost升压电路开关器件S₀的发射极、光伏阵列输出负极相连，开关器件S₃的发射极与第二耦合电感的原边绕组L_1B第一端、续流二极管VD₃的阴极相连，第二耦合电感的原边绕组L_1B第二端与滤波电容C_f的另一端、第一耦合电感的副边绕组L_2A第一端相连，第一耦合电感的副边绕组L_2A第二端与续流二极管VD₂的阳极、开关器件S₂的集电极相连；负载并联在滤波电容C_f两端。

本实用新型的有益效果为：1、Boost升压电路实现光伏阵列输出最大功率跟踪；耦合电感双降压式逆变电路没有传统逆变桥桥臂的功率管直通问题，耦合电感的原边绕组与副边绕组顺向串联绕在一个铁芯上，采用全耦合，减小了磁件的体积和损耗，提高了变换效率，提高了光伏发电系统的可靠性；2、二极管可以得到优化设计，各开关器件不需要设死区时间；3、提高了输入直流电压的利用率。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型等效电路图；i_L1A和i_L2A均为第一耦合电感电流，i_L1B和i_L2B均为第二耦合电感电流。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步阐述，但不限于此。

如图1所示，一种光伏发电系统结构示意图，包括光伏阵列、Boost升压电路、耦合电感双降压式逆变电路、负载；光伏阵列、Boost升压电路、耦合电感双降压式逆变电路、负载顺次连接，光伏阵列输出的直流电能变换成为交流电能，为负载供电；Boost升压电路包括光伏侧储能电容C₀、Boost升压电感L₀、Boost升压电路开关器件S₀、Boost升压电路二极管VD₀、直流侧储能电容C_d；耦合电感双降压式逆变电路由四个开关器件S₁~S₄、两个耦合电感、四个续流二极管VD₁~VD₄、滤波电容C_f组成，L_1A、L_2A分别为第一耦合电感的原边绕组、副边绕组，L_1B、L_2B分别为第二耦合电感的原边绕组、副边绕组；第一耦合电感的原边绕组L_1A包括第一端和第二端，第一耦合电感的副边绕组L_2A包括第一端和第二端，其中第一耦合电感的原边绕组L_1A第一端与第一耦合电感的副边绕组L_2A第一端为同名端；第二耦合电感的原边绕组L_1B包括第一端和第二端，第二耦合电感的副边绕组L_2B包括第一端和第二端，其中第二耦合电感的原边绕组L_1B第一端与第二耦合电感的副边绕组L_2B第一端为同名端；光伏阵列与光伏侧储能电容C₀并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L₀相连，Boost升压电感L₀另一端与Boost升压电路开关器件S₀的集电极、Boost升压电路二极管VD₀的阳极相连，Boost升压电路二极管VD₀的阴极与直流侧储能电容C_d的一端、开关器件S₁的集电极、续流二极管VD₄的阴极、开关器件S₃的集电极、续流二极管VD₂的阴极相连，开关器件S₁的发射极与第一耦合电感的原边绕组L_1A第一端、续流二极管VD₁的阴极相连，第一耦合电感的原边绕组L_1A第二端与第二耦合电感的副边绕组L_2B第一端、滤波电容C_f的一端相连，续流二极管VD₄的阳极与第二耦合电感的副边绕组L_2B第二端、开关器件S₄的集电极相连，开关器件S₄的发射极与续流二极管VD₁的阳极、开关器件S₂的发射极、续流二极管VD₃的阳极、直流侧储能电容C_d的另一端、Boost升压电路开关器件S₀的发射极、光伏阵列输出负极相连，开关器件S₃的发射极与第二耦合电感的原边绕组L_1B第一端、续流二极管VD₃的阴极相连，第二耦合电感的原边绕组L_1B第二端与滤波电容C_f的另一端、第一耦合电感的副边绕组L_2A第一端相连，第一耦合电感的副边绕组L_2A第二端与续流二极管VD₂的阳极、开关器件S₂的集电极相连；负载并联在滤波电容C_f两端。

为简化分析，做如下假设：1、所有开关器件和二极管均为理想器件，不考虑开关时间和导通压降；2、光伏阵列、Boost升压电路等效为一直流电压源E。图2所示为本实用新型等效电路图。结合图2，下面对本实用新型四个工作模式进行具体分析。

1、工作模态1：开关器件S₁、S₂导通，由电源E正极通过开关器件S₁、第一耦合电感的原边绕组L_1A、负载和滤波电容C_f、第一耦合电感的副边绕组L_2A、开关器件S₂回到电源负极，第一耦合电感电流i_L1A和i_L2A上升。

2、工作模态2：开关器件S₁、S₂关断，续流二极管VD₁、VD₂导通，由电源E负极通过续流二极管VD₁、第一耦合电感的原边绕组L_1A、负载和滤波电容C_f、第一耦合电感的副边绕组L_2A、续流二极管VD₂回到电源正极，第一耦合电感电流i_L1A和i_L2A下降。

3、工作模态3：开关器件S₃、S₄导通，由电源E正极通过开关器件S₃、第二耦合电感的原边绕组L_1B、负载和滤波电容C_f、第二耦合电感的副边绕组L_2B、开关器件S₄回到电源负极，第二耦合电感电流i_L1B和i_L2B上升。

4、工作模态4：开关器件S₃、S₄关断，续流二极管VD₃、VD₄导通，由电源E负极通过续流二极管VD₃、第二耦合电感的原边绕组L_1B、负载和滤波电容C_f、第二耦合电感的副边绕组L_2B、续流二极管VD₄回到电源正极，第二耦合电感电流i_L1B和i_L2B下降。

Claims

1.一种光伏发电系统，其特征在于，包括光伏阵列、Boost升压电路、耦合电感双降压式逆变电路、负载；光伏阵列、Boost升压电路、耦合电感双降压式逆变电路、负载顺次连接，光伏阵列输出的直流电能变换成为交流电能，为负载供电；Boost升压电路包括光伏侧储能电容C₀、Boost升压电感L₀、Boost升压电路开关器件S₀、Boost升压电路二极管VD₀、直流侧储能电容C_d；耦合电感双降压式逆变电路由四个开关器件S₁~S₄、两个耦合电感、四个续流二极管VD₁~VD₄、滤波电容C_f组成，L_1A、L_2A分别为第一耦合电感的原边绕组、副边绕组，L_1B、L_2B分别为第二耦合电感的原边绕组、副边绕组；第一耦合电感的原边绕组L_1A包括第一端和第二端，第一耦合电感的副边绕组L_2A包括第一端和第二端，其中第一耦合电感的原边绕组L_1A第一端与第一耦合电感的副边绕组L_2A第一端为同名端；第二耦合电感的原边绕组L_1B包括第一端和第二端，第二耦合电感的副边绕组L_2B包括第一端和第二端，其中第二耦合电感的原边绕组L_1B第一端与第二耦合电感的副边绕组L_2B第一端为同名端；光伏阵列与光伏侧储能电容C₀并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L₀相连，Boost升压电感L₀另一端与Boost升压电路开关器件S₀的集电极、Boost升压电路二极管VD₀的阳极相连，Boost升压电路二极管VD₀的阴极与直流侧储能电容C_d的一端、开关器件S₁的集电极、续流二极管VD₄的阴极、开关器件S₃的集电极、续流二极管VD₂的阴极相连，开关器件S₁的发射极与第一耦合电感的原边绕组L_1A第一端、续流二极管VD₁的阴极相连，第一耦合电感的原边绕组L_1A第二端与第二耦合电感的副边绕组L_2B第一端、滤波电容C_f的一端相连，续流二极管VD₄的阳极与第二耦合电感的副边绕组L_2B第二端、开关器件S₄的集电极相连，开关器件S₄的发射极与续流二极管VD₁的阳极、开关器件S₂的发射极、续流二极管VD₃的阳极、直流侧储能电容C_d的另一端、Boost升压电路开关器件S₀的发射极、光伏阵列输出负极相连，开关器件S₃的发射极与第二耦合电感的原边绕组L_1B第一端、续流二极管VD₃的阴极相连，第二耦合电感的原边绕组L_1B第二端与滤波电容C_f的另一端、第一耦合电感的副边绕组L_2A第一端相连，第一耦合电感的副边绕组L_2A第二端与续流二极管VD₂的阳极、开关器件S₂的集电极相连；负载并联在滤波电容C_f两端。