CN207053196U

CN207053196U - 电池逆变串联系统及逆变电源装置

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Publication number: CN207053196U
Application number: CN201720739283.0U
Authority: CN
Inventors: 胡炎申
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2018-02-27
Anticipated expiration: 2027-06-22

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电池逆变串联系统，包括至少一个发电子系统，所述发电子系统包括：至少两个光伏电池单元；至少两个逆变单元，所述逆变单元与所述光伏电池单元对应电连接，所述逆变单元用于跟踪光伏电池单元的最大功率点并控制光伏电池单元的直流电压转换为正弦交流电压；其中，所述逆变单元的输出端串联以将交流电压叠加后形成总交流输出电压，所述总交流输出电压并入电网或者输出给交流负载；并可扩展应用至蓄电池供电的逆变电源中。本实用新型实施例还公开了一种电池逆变串联系统和逆变电源装置。采用本实用新型，具有改善电池直接串联系统的木桶效应，同时提高逆变电源转换效率、降低系统成本、及实现电池级监控与管理的优点。

Description

电池逆变串联系统及逆变电源装置

技术领域

本实用新型涉及直流-交流逆变变换技术领域，尤其涉及一种电池逆变串联系统及逆变电源装置。

背景技术

光伏发电系统中，光伏组件把太阳的光能转换为间歇性、变化的直流电，通过光伏组件的串并联提高电压、增大电流，同时汇流箱、配电柜等实现电气连接功能，光伏逆变单元把这种随机变化的直流电转换为与公用电网相同频率、相位的交流电。并且光伏逆变单元具有MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)功能，可以通过内部软件算法自动寻找光伏组串、或光伏阵列的最大功率点。

典型大型荒漠地面、及大型屋顶太阳能光伏电站一般采用集中式逆变单元构成光伏发电系统，如图1所示，主要由太阳能光伏电池组件、汇流箱、交直流配电柜、光伏逆变单元、及升压变压器组成，可以方便实现10kV/35kV中压并网。其中，多个光伏组件串联构成光伏组串，再由多个光伏组串并联构成光伏阵列，从而得到较高的直流电压与直流功率，然后共用一台集中型逆变单元实现并网发电。然而，这种系统架构具有明显的缺点，比如多个串联的光伏组件中其中某个组件的电流减小，会直接导致这串整个光伏组串的总电流减小，这种现象称为木桶效应，木桶效应会导致整个组串的输出功率降低。

分布式光伏发电系统的发展促使光伏发电靠近负载端，从而减小输配电的传导损耗。分布式光伏电站一般建在中、大型工商业厂房、及个人家庭屋顶，主要使用组串式逆变单元，而无需汇流箱、直流配电柜，如图2所示。分布式光伏发电系统带来的主要问题是并机台数过多后增大并网点的电流谐波，同时容易导致并网谐振问题。组串式系统中光伏组件串联构成光伏组串，单个或多个并联的光伏组串经过组串式逆变单元内部各自独立的DC/DC变换器升压后，再共用组串式逆变单元内部的同一套逆变电路实现并网发电，因此这种系统架构具有多路MPPT功能，部分改进了集中式系统单路MPPT存在的多个组串并联时的失配缺陷。但是，组串式系统内部仍然存在多个光伏组件串联带来的木桶效应问题，比如多个串联的光伏组件中其中某个组件的电流减小，会直接导致这路光伏组串的总电流减小，从而导致整个组串的输出功率降低。

为了消除集中式、组串式系统的木桶效应，近年来提出了功率优化器的概念，从而构成了含有功率优化器的光伏发电系统，如图3所示。这个系统主要在集中式、组串式光伏发电系统的基础上增加了功率优化器这个部件，带来的直接好处是消除了集中式、组串式系统的木桶效应。由于每块光伏组件的背面均安装有一个功率优化器，从而无需把光伏组件直接串联构成光伏组串、而是把功率优化器的输出端首尾串联，因此可以实现组件级、或分布式MPPT功能。但是所造成的缺点显而易见，主要是增加了部件会提升系统价格、增加系统损耗。功率优化器会使当前系统价格上升6～7.5％；同时其工作效率大约为95～98％，由于功率优化器在光伏系统发电时始终保持运行，从而系统将增多2～5％的功率损耗。

近年来提出的微型逆变单元光伏发电系统的概念也可以消除集中式、组串式系统的木桶效应，如图4所示。这个系统完全不同于集中式、组串式、及含有功率优化器的光伏发电系统，无需把光伏组件直接串联构成光伏组串，而在每块光伏组件的背面安装一个独立的微型逆变单元，因此可以实现组件级、或分布式MPPT功能，带来的直接好处是消除了集中式、组串式系统由于组件串联导致的木桶效应。光伏组件直流电压一般为30～36V、而电网交流电压为110～120V，所以微型逆变单元内部通常为两级结构，第一级实现直流升压功能、第二级完成DC/AC交流逆变功能，两级结构造成的问题非常显而易见：一方面微型逆变单元的工作效率一般为95～96％，从而导致光伏发电系统额外的4～5％功耗；另一方面内部器件繁多、控制复杂，其价格远远高于集中式、组串式系统结构，也高于含有功率优化器的系统价格。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电池逆变串联系统及逆变电源装置。具有改善木桶效应，同时提高转换效率、降低系统成本的优点。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种电池逆变串联系统，包括至少一个发电子系统，所述发电子系统包括：

至少两个光伏电池单元，其用于产生直流电；

至少两个逆变单元，所述逆变单元与所述光伏电池单元对应电连接，所述逆变单元用于跟踪光伏电池单元的最大功率点并控制光伏电池单元的直流电压转换为交流电压；其中，

所述逆变单元的输出端串联以将交流电压叠加后形成总交流输出电压，所述总交流输出电压并入电网或者输出给交流负载。

在本实用新型实施例中，所述光伏电池单元包括单个光伏电池片或者包括多个串联的光伏电池片；或者，所述光伏电池单元包括单个光伏组件或者包括多个串联的光伏组件。

在本实用新型实施例中，所述逆变单元包括DC/AC逆变电路，其拓扑结构为H桥、Z源H桥、准Z源H桥、I型三电平、T型三电平或模块多电平等不同形式的拓扑结构。

在本实用新型实施例中，所述逆变单元还包括DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路连接于所述光伏电池单元与所述逆变单元的DC/AC逆变电路之间，用于将所述光伏电池单元的直流电压进行升降压变换。

在本实用新型实施例中，所述DC/DC变换电路为非隔离型的Boost、Buck或Buck/Boost变换电路；或者所述DC/DC变换电路为隔离型的全桥、半桥、反激、正激或推挽等变换电路。

在本实用新型实施例中，所述电池逆变串联系统还包括配电单元，所述配电单元与所述逆变单元电连接，所述总交流输出电压通过所述配电单元并入电网或者输出给交流负载；所述配电单元包括控制、监控与通讯模块，用于发送控制指令给每一个所述逆变单元，实现对多个所述逆变单元的协同集群控制，并监测所述发电子系统的工作状态以及实现所述发电子系统与电网或交流负载的通讯、保护及信息处理。

在本实用新型实施例中，所述逆变单元包括控制器和DC/AC逆变电路，所述控制器与所述配电单元及所述DC/AC逆变电路电连接，用于接收所述配电单元发送的控制指令，并生成相应驱动信号驱动所述DC/AC逆变电路的功率开关器件，以通过所述DC/AC逆变电路将所述光伏电池单元的直流电压转换为交流电压。

在本实用新型实施例中，所述逆变单元为正弦波逆变单元，所述交流电压为正弦交流电压，并且所述电池逆变串联系统为单相光伏发电系统；或者

所述逆变单元为正弦波逆变单元，所述交流电压为正弦交流电压，并且所述电池逆变串联系统为三相光伏发电系统，包括三个所述发电子系统，每一个所述发电子系统的输出端形成三相端口中的一个端口。

本实用新型实施例还提供一种电池逆变串联系统，包括至少一个电源子系统，所述电源子系统包括：

至少两个蓄电池单元，其用于产生直流电；

至少两个逆变单元，所述逆变单元与所述蓄电池单元对应电连接，所述逆变单元用于蓄电池单元的电量监控、均衡管理并控制蓄电池单元的直流电压转换为交流电压；其中，

所述逆变单元的输出端串联以将交流电压叠加后形成总交流输出电压，所述总交流输出电压输出给交流负载。

本实用新型实施例还提供一种逆变电源装置，包括上述的电池逆变串联系统，所述逆变电源装置为直流-交流逆变电源装置，用于光伏并网发电系统、光伏离网或者储能系统中；或者，所述逆变电源装置用于蓄电池供电的不间断电源、新能源汽车的电机驱动器中。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

由于电池逆变串联系统包括至少两个光伏电池单元和至少两个逆变单元，所述逆变单元与所述光伏电池单元对应电连接，所述逆变单元用于跟踪光伏电池单元的最大功率点并控制光伏电池单元的直流电压转换为交流电压；其中，所述逆变单元的输出端串联以将交流电压叠加后形成总交流输出电压，所述总交流输出电压并入电网或者输出给交流负载。从而，可以实现电池级或组件级MPPT功能，可以很好的改善木桶效应，进而改善由于木桶效应导致的光伏组件失配损耗，提高光伏系统转换效率和发电量。而且，由于逆变单元的输出端串联，从而总交流输出电压为各个逆变单元上的交流电压之和，从而总交流输出电压可以进行升压以得到高压，从而不需要通过逆变单元自身进行升压或者只需通过逆变单元进行小幅度升压，从而相对现有技术通过逆变单元大幅升压的方案成本得到很大降低；而且提升光伏电池交流串联发电系统的发电量和转换效率。而且，由于电池逆变串联系统包括蓄电池单元和逆变单元，方便实现蓄电池的电量监控与均衡管理，同时提高逆变电源转换效率及降低系统成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中集中式逆变器构成光伏发电系统的结构示意图；

图2是现有技术中组串式逆变器构成分布式光伏发电系统的结构示意图；

图3是现有技术中含有功率优化器的光伏发电系统的结构示意图；

图4是现有技术中微型逆变器构成光伏发电系统的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例提供的光伏电池逆变串联发电系统的结构示意图。

图6是本实用新型另一实施例提供的光伏电池逆变串联发电系统的结构示意图。

图7是本实用新型又一实施例提供的光伏电池逆变串联发电系统的结构示意图。

图8(a)-图8(f)是本实用新型实施例提供的光伏电池逆变串联发电系统示意了多种逆变单元的DC/AC逆变电路拓扑结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的光伏电池逆变串联发电系统示意了一个逆变单元的控制策略示意图；

图10是本实用新型再一实施例提供的光伏电池逆变串联发电系统的结构示意图。

图11是本实用新型再二实施例提供的蓄电池逆变串联电源系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本申请说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。

本实用新型一实施例提供一种电池逆变串联系统，在本实施例中，所述电池逆变串联系统为光伏电池逆变串联发电系统，其中图5-图10的电池逆变串联系统均为光伏电池逆变串联发电系统。请参见图5，所述光伏电池逆变串联发电系统100包括至少一个发电子系统，例如为一个发电子系统、两个发电子系统、三个发电子系统或者更多个发电子系统等，在以下的图5、图6、图7中都只示意了一个发电子系统，在图10中示意了三个发电子系统。所述发电子系统包括至少两个光伏电池单元110、至少两个逆变单元120。

在本实施例中，所述光伏电池单元110的数目为多个，例如为两个、三个、四个或者更多个等数量，在图5中示意了9个光伏电池单元110，所述光伏电池单元110用于产生直流电压，在本实施例中，每个所述光伏电池单元110包括多个串联的光伏电池片，所述串联的光伏电池片例如为10个、12个、20个、24个等数目，多个所述光伏电池片首尾串联连接以形成光伏电池串，在此处，光伏电池单元110为光伏电池串。但本实用新型不限于此，在本实用新型的其他实施例中，每个所述光伏电池单元还可以只包括单个光伏电池片。在本实施例中，所述逆变单元120的数目与所述光伏电池单元110的数目一一对应，也即有多少个光伏电池单元110就有多少个逆变单元120，在图5中示意了9个逆变单元120，所述逆变单元120与所述光伏电池单元110对应电连接，所述逆变单元120用于跟踪光伏电池单元110的最大功率点(MPPT)，可以实现电池串级MPPT功能，因而可以很好的改善木桶效应，进而改善由于木桶效应导致的光伏组件失配损耗，提高光伏电池逆变串联发电系统转换效率和发电量。在本实施例中，所述逆变单元120还用于控制光伏电池单元110的直流电压转换为交流电压，从而经由逆变单元120输出的电压为交流电压。

在本实施例中，所述逆变单元120的输出端串联以将交流电压叠加后形成总交流输出电压，所述总交流输出电压并入电网或者输出给交流负载。由于逆变单元120的输出端串联，从而总交流输出电压为各个逆变单元120上的交流电压之和，从而总交流输出电压可以进行升压以得到高压，从而不需要通过逆变单元120自身进行升压或者只需通过逆变单元120进行小幅度升压，从而相对现有技术通过逆变单元120大幅升压的方案成本得到很大降低。

在本实用新型另一实施例中，请参见图6，所述发电子系统包括多个所述光伏电池单元210，例如2个、3个、4个等数目，图6中示意了3个光伏电池单元210。所述光伏电池单元210包括单个光伏组件，在本实施例中，所述光伏组件包括多个串联的光伏电池串，在此处光伏组件包括三个光伏电池串，每个光伏电池串包括多个串联的光伏电池片，在此处，每个光伏电池串包括互相串联的10个、12个、20个或24个等数目光伏电池片。在本实施例中，所述逆变单元120与所述光伏组件电连接，所述逆变单元120用于跟踪光伏电池单元210的MPPT，可以实现组件级MPPT功能，可以较好的改善木桶效应，进而改善由于木桶效应导致的光伏组件失配损耗，提高光伏电池逆变串联发电系统转换效率和发电量。同样，在本实施例中，所述逆变单元120的输出端串联以将交流电压叠加后形成总交流输出电压，在本实施例中，由于所述光伏电池单元210为单个光伏组件，从而总交流输出电压可以进行升压以得到更高的高压，从而不需要通过逆变单元120自身进行升压或者只需通过逆变单元120进行小幅度升压，从而相对现有技术通过逆变单元120大幅升压的方案成本得到很大降低。

在本实用新型又一实施例中，请参见图7，所述发电子系统包括多个所述光伏电池单元310，例如2个、3个、4个等数目，图7中示意了4个光伏电池单元310。所述光伏电池单元310包括多个互相串联的光伏组件，在本实施例中，所述光伏电池单元310包括两个串联的光伏组件，当然还可以包括更多个串联的光伏组件。在本实施例中，所述逆变单元120与所述多个串联的光伏组件电连接，所述逆变单元120用于跟踪光伏电池单元310的最大功率点MPPT，可以实现组串级MPPT功能，从而可以对木桶效应具有一定的改善，进而改善由于木桶效应导致的光伏组件失配损耗，提高光伏电池逆变串联发电系统转换效率和发电量。同样，在本实施例中，所述逆变单元120的输出端串联以将交流电压叠加后形成总交流输出电压，在本实施例中，由于所述光伏电池单元110为多个串联的光伏组件，从而总交流输出电压可以进一步提升，从而不需要通过逆变单元120自身进行升压或者只需通过逆变单元120进行小幅度升压，从而相对现有技术通过逆变单元120大幅升压的方案成本得到很大降低。

以下描述以图6的方案为例进一步说明本实用新型。

在本实施例中，所述逆变单元120可以是DC/AC逆变电路的单级结构，也可以是DC/AC逆变电路和DC/DC变换电路构成的两级结构。由于光伏电池单元310为直流低电压，从而DC/AC逆变电路和DC/DC变换电路可使用低电压等级的功率开关器件，因此逆变单元120可实现比传统逆变器更高的转换效率。所述DC/AC逆变电路的拓扑结构灵活多样，如H桥、Z源H桥、准Z源H桥、I型三电平、T型三电平或模块多电平等不同形式的拓扑结构；所述DC/DC变换电路连接于所述光伏电池单元210与所述逆变单元的DC/AC逆变电路之间，用于将所述光伏电池单元210的直流电压进行升压或者降压变换，所述DC/DC变换电路为非隔离型的Boost、Buck或Buck/Boost变换电路；或者所述DC/DC变换电路为隔离型的全桥、半桥、反激、正激或推挽等变换电路等。

如图8(a)-图8(f)所示，所述DC/AC逆变电路既可以是图8(a)、图8(c)或图8(d)所示单级标准或变形H桥结构，也可以在H桥前面增加Boost变换器的两级结构，如图8(b)所示，还可以使用图8(e)所示Z源H桥结构、或图8(f)所示准Z源H桥结构，或I型三电平、T型三电平或模块多电平等不同形式的拓扑结构。单级变换结构中由DC/AC电路实现电池串级、组件级或组串MPPT功能，两级变换结构由DC/DC变换电路实现电池串级、组件级或组串MPPT功能。这些逆变电路技术成熟，可采用传统单极性或双极性正弦波脉冲宽度调制(SPWM)策略，或其他的调制策略。逆变单元120内部采用单级H桥时，逆变电路的输出为交流低压。如果逆变单元120内部采用两级结构时，即使光伏电池单元210或者逆变单元120串联数量较少，但是逆变电路的交流输出电压可以提高，从而提高了系统的灵活性。

在本实施例中，请继续参见图6，所述光伏电池逆变串联发电系统200还包括配电单元130，所述配电单元130与逆变单元120电连接，所述总交流输出电压通过所述配电单元130并入电网或者输出给交流负载，所述配电单元130用于对总交流输出电压进行滤波和对每一个逆变单元进行监测与控制。在本实施例中，所述配电单元主要由滤波电路和控制、监测与通讯模块构成。所述总交流输出电压经过由滤波电路滤波后产生纯净的正弦波交流，其后并入电网或输出给交流负载。同时，控制、监控与通讯模块产生所有逆变单元120需要的协同集群控制信号，包含有所有与电网相关的信息收集、电量检测、协议转换、电网侧滤波、有功降额、无功补偿、谐波治理、与电网故障穿越等功能，及完成逆变单元120所需的对外通讯、发电状态上报与监测、控制指令的上传与下发、电网调度、及安全保护，并且实现每个逆变单元120的协同集群控制、状态采集、及计算处理等。

在本实施例中，所述逆变单元120还包括控制器，所述控制器例如可以为模拟或数字控制芯片MCU或者其他模拟控制电路，所述控制器与所述配电单元130及所述DC/AC逆变电路电连接，用于接收所述配电单元130发送的控制指令，并生成相应驱动信号驱动所述DC/AC逆变电路的功率开关器件，以通过所述DC/AC逆变电路将所述光伏电池单元210的直流电压转换为交流电压。在本实施例中，所述控制器实现信号处理、MPPT跟踪、控制策略及通讯监控功能。每个逆变单元120的控制器接收到来自于控制、监测与通讯模块的协同集群控制信号后，经过实时计算并经处理后得到功率开关器件的驱动信号，使逆变单元120实现正常DC/AC逆变工作。

在本实施例中，所述逆变单元120为正弦波逆变单元120，所述交流电压为正弦波交流电压，请参见图9，示意了控制器实现对DC/AC逆变电路的控制策略，具体说来，逆变单元120功率变换部分为单级H桥逆变电路，控制器由运算放大器、比较器、乘法器、MPPT控制模块、电压和功率补偿器、逻辑处理等构成，实现信号处理、MPPT跟踪、控制策略及通讯监控等功能。在这个电路中，Cin为输入滤波电容，功率开关器件S1、S2、S3及S4高频开关工作，得到SPWM交流电压，经过电感L1、L2、及电容C1构成的滤波器滤波后得到纯正弦交流电压波形，纯正弦交流电压波形没有污染，没有谐波，对外界干扰极小。控制策略上采样光伏组件直流电压Vpv、光伏组件直流电流Ipv、交流输出电压Vo、及输出交流电流Io，经过一系列逻辑运算后得到功率开关器件S1、S2、S3及S4的SPWM驱动信号。DC/AC逆变电路采用功率控制策略，从而每个逆变单元120的输出端可实现交流串联叠加。功率参考信号Pdc由每块光伏组件各自的输出功率决定，为了便于理论分析，设定交流串联后总交流输出电压为这个总交流输出电压也即并网发电系统中的交流电网电压，其中v_ac为总交流输出电压峰值，ωt为角频率，为相位。

光伏组件直流电压经过运算放大器OP1采样处理后得到光伏组件直流电压信号Vpv，并且通过电流传感器或其他方式采样光伏组件直流电流信号Ipv，这两个信号在MPPT控制模块中分析计算，通过传统的扰动观察测、增量导纳法等控制算法后跟踪到光伏组件的最大功率点(MPP)，并输出电压参考信号Vref，同时与光伏组件直流电压Vpv相比较后控制光伏组件直流电压，这个称为电压控制外环。电压控制外环主要调节光伏组件直流电压，也即调节输入电容Cin两端电压的稳定性，其控制带宽需要比电网频率更慢。电压控制外环的误差信号经过电压补偿器Gv处理后，得到功率参考信号Pdc，在乘法器中与相乘后得到功率参考信号，再与实时输出功率相比较后控制逆变电路的输出功率，这个称为功率控制内环。逆变单元120交流输出电压经过运算放大器OP2采样处理后得到交流输出电压信号v_o，经过频率与相位处理生成后生成功率参考信号，同时进入另一个乘法器中，与电流传感器或其他方式采样到的交流输出电流i_o相乘后得到实时输出功率信号。功率控制内环主要调节逆变单元120的实时输出功率，其控制带宽需要比电网频率更快一个数量级。功率控制内环的误差信号经过功率补偿器Gp，并经过控制器内部SPWM逻辑处理后得到各功率开关器件的驱动信号。

同时参见图6、图9，详细说明功率控制策略的具体实现方式。设有n个光伏组件对应n个逆变单元120，n为大于或等于2的正整数，第k个逆变单元120的交流输出电压为v_ok、功率参考信号为Pdc_k，从而这个逆变单元120的实时功率为由于每个逆变单元120的输出为串联关系，因而这个逆变单元的交流输出电流与总输出电流i_o相同。从而，可得到以下数学函数关系式：

从关系式(1)可以看出，受电网决定而可看作定值，因此总交流输出电流与各逆变单元120的功率参考信号之和成正比，功率参考信号之和越大、则总输出交流电流越大，反之亦然。

从关系式(2)可以看出，受电网决定也可看作定值，因此每个逆变单元120的交流输出电压与这个逆变单元120功率参考信号在全部功率参考信号之和中的占比成正比，逆变单元120功率参考信号在全部功率参考信号之和中的占比越大、则这个逆变单元120输出电压越高，反之亦然。

从关系式(3)可以看出，每个逆变单元120的交流输出电压与其功率参考信号的比值恒定，如果其个逆变单元120的功率参考信号变大、则其交流输出电压越高。全部逆变单元120输出端串联的总交流输出电压之和为电网电压，这个关系式阐明了每个逆变单元120交流输出电压之间的分压关系，并且已阐明每个逆变单元120的输出交流电流严格相等，这也是这个逆变电路功率控制策略的核心。

另外，从拓扑结构分析，这些DC/AC逆变电路也是双向功率变换结构，因此也可以使用以上控制策略实现并网发电中的无功补偿功能。无功补偿软件算法的具体实现中，可根据各自输出的有功功率，调节各自功率参考信号，按比例分配各个逆变单元120的无功功率分量。

本实用新型再一实施例提供一种光伏电池逆变串联发电系统，所述光伏电池逆变串联发电系统400为三相有中性线的光伏发电系统，请参见图10，包括三个所述发电子系统，每一个所述发电子系统的输出端形成三相端口中的一个端口，所述三个发电子系统的共同连接端形成所述中性线端口。具体说来，所述配电单元130包括a相端口、b相端口、c相端口，三个所述发电子系统的各自的总交流输出电压分别与a相端口、b相端口、c相端口电连接，每个发电子系统内的逆变单元120相互串联，三个发电子系统中各自串联的逆变单元120其中一端相互电连接以与中性线端口电连接。在本实用新型的其他实施例中，所述光伏电池逆变串联发电系统也可构成三相无中性线的光伏发电系统，包括三个所述发电子系统，每一个所述发电子系统的输出端形成三相端口中的一个端口。具体说来，所述配电单元包括a相端口、b相端口、c相端口，三个所述发电子系统的总交流输出电压分别与a相端口、b相端口、c相端口电连接。

另外，本实用新型实施例还提供一种逆变电源装置，所述逆变电源装置包括上述的电池逆变串联系统，也即包括上述的光伏电池逆变串联发电系统。所述逆变电源装置可以构成直流-交流逆变电源装置，除了应用于光伏并网发电系统外，所述逆变电源装置还可用于光伏离网、储能系统中。

另外，本实用新型实施例还提供了一种电池逆变串联系统，所述电池逆变串联系统为蓄电池逆变串联电源系统，请参见图11，所述蓄电池逆变串联电源系统至少两个蓄电池单元410，其用于产生直流电，在本实施例中，所述蓄电池单元410包括单个蓄电池或者包括多个串联的蓄电池；至少两个逆变单元120，所述逆变单元120与所述蓄电池单元410对应电连接，所述逆变单元120用于蓄电池单元410的电量监控、均衡管理并控制蓄电池单元的直流电压转换为交流电压，实现蓄电池单元410的电量监控、均衡管理和逆变功能，从而改善蓄电池单元410直接串联的木桶效应所导致的低利用率及延长蓄电池使用寿命，同时提高蓄电池逆变串联电源系统的转换效率。其中，所述逆变单元120的输出端串联以将交流电压叠加后形成总交流输出电压，所述总交流输出电压输出给交流负载R_L，从而不需要通过逆变单元120自身进行升压或者只需通过逆变单元120进行小幅度升压，从而相对现有技术通过逆变单元120大幅升压的方案成本得到很大降低。

另外，本实用新型实施例还提供一种逆变电源装置，所述逆变电源装置包括上述的电池逆变串联系统，也即包括上述的蓄电池逆变串联电源系统，所述逆变电源装置可扩展应用至蓄电池供电的不间断电源(UPS)、新能源汽车的电机驱动器等逆变电源中，不同于光伏电池的分散式安装，而蓄电池供电的逆变电源中蓄电池统一集成在电池包中，因此蓄电池逆变串联电源系统既可使用类似于光伏电池逆变串联发电系统中的分布式控制器，也可仅使用同一个控制单元，每个逆变单元120内部包含信号处理部分用于接收和上报控制单元的信号，而调制方式和控制策略与光伏发电系统相似，这里不再重复说明。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

通过上述实施例的描述，本实用新型具有以下优点：

由于电池逆变串联系统包括至少两个光伏电池单元和至少两个逆变单元，所述逆变单元与所述光伏电池单元对应电连接，所述逆变单元用于跟踪光伏电池单元的最大功率点并控制光伏电池单元的直流电压转换为交流电压；其中，所述逆变单元的输出端串联以将交流电压叠加后形成总交流输出电压，所述总交流输出电压并入电网或者输出给交流负载。从而，可以实现电池串级、组件级或组串级MPPT功能，可以很好的改善木桶效应，进而改善由于木桶效应导致的光伏组件失配损耗，提高光伏系统转换效率和发电量。而且，由于逆变单元的输出端串联，从而总交流输出电压为各个逆变单元上的交流电压之和，从而总交流输出电压可以进行升压以得到高压，从而不需要通过逆变单元自身进行升压或者只需通过逆变单元进行小幅度升压，从而相对现有技术通过逆变单元大幅升压的方案成本得到很大降低；而且提升光伏电池交流串联发电系统的发电量和工作效率。而且，由于电池逆变串联系统包括蓄电池单元和逆变单元，方便实现蓄电池的电量监控与均衡管理，同时提高逆变电源转换效率及降低系统成本。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims

1.一种电池逆变串联系统，其特征在于，包括至少一个发电子系统，所述发电子系统包括：

至少两个光伏电池单元，其用于产生直流电；

2.如权利要求1所述的电池逆变串联系统，其特征在于，所述光伏电池单元包括单个光伏电池片或者包括多个串联的光伏电池片；或者，所述光伏电池单元包括单个光伏组件或者包括多个串联的光伏组件。

3.如权利要求1-2任意一项所述的电池逆变串联系统，其特征在于，所述逆变单元包括DC/AC逆变电路，其拓扑结构为H桥、Z源H桥、准Z源H桥、I型三电平、T型三电平或模块多电平等不同形式的拓扑结构。

4.如权利要求3所述的电池逆变串联系统，其特征在于，所述逆变单元还包括DC/DC变换电路，所述DC/DC变换电路连接于所述光伏电池单元与所述逆变单元的DC/AC逆变电路之间，用于将所述光伏电池单元的直流电压进行升降压变换。

5.如权利要求4所述的电池逆变串联系统，其特征在于，所述DC/DC变换电路为非隔离型的Boost、Buck或Buck/Boost变换电路；或者所述DC/DC变换电路为隔离型的全桥、半桥、反激、正激或推挽等变换电路。

6.如权利要求1-2任意一项所述的电池逆变串联系统，其特征在于，所述电池逆变串联系统还包括配电单元，所述配电单元与所述逆变单元电连接，所述总交流输出电压通过所述配电单元并入电网或者输出给交流负载；所述配电单元包括控制、监控与通讯模块，用于发送控制指令给每一个所述逆变单元，实现对多个所述逆变单元的协同集群控制，并监测所述发电子系统的工作状态以及实现所述发电子系统与电网或交流负载的通讯、保护及信息处理。

7.如权利要求6所述的电池逆变串联系统，其特征在于，所述逆变单元包括控制器和DC/AC逆变电路，所述控制器与所述配电单元及所述DC/AC逆变电路电连接，用于接收所述配电单元发送的控制指令，并生成相应驱动信号驱动所述DC/AC逆变电路的功率开关器件，以通过所述DC/AC逆变电路将所述光伏电池单元的直流电压转换为交流电压。

8.如权利要求1-2任意一项所述的电池逆变串联系统，其特征在于，所述逆变单元为正弦波逆变单元，所述交流电压为正弦交流电压，并且所述电池逆变串联系统为单相光伏发电系统；或者

9.一种电池逆变串联系统，其特征在于，包括至少一个电源子系统，所述电源子系统包括：

至少两个蓄电池单元，其用于产生直流电；

10.一种逆变电源装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的电池逆变串联系统，所述逆变电源装置为直流-交流逆变电源装置，用于光伏并网发电系统、光伏离网或者储能系统中；或者，所述逆变电源装置用于蓄电池供电的不间断电源、新能源汽车的电机驱动器中。