CN207677633U - 一种分布式光伏功率调节系统的主电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种分布式光伏功率调节系统的主电路，应用于太阳能板发电中，其特征在于，包括：直流输入处理单元，可控制的与太阳能板的电流输出端连接；最大功率点跟踪控制单元，最大功率点跟踪控制单元的输入端与直流输入处理单元的输出端连接；储能逆变单元，储能逆变单元的输入端与最大功率点跟踪控制单元的输出端连接；输出处理单元，输出处理单元包括输出端以及输入端，输入端与储能逆变单元的输出端连接。其技术方案的有益效果在于，主电路不仅结构简单、且可以实现功率调节系统的进一步小型化，克服了现有技术中的功率调节系统器件使用较多功耗较大的缺陷。

Description

一种分布式光伏功率调节系统的主电路

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能发电技术领域，尤其涉及一种分布式光伏功率调节系统的主电路。

背景技术

清洁能源发展速度已经远远超过预期。这不但对太阳能和风能的发展产生巨大影响，而且让黑金煤炭开始褪去以往光环。太阳能的成本正快速下降，向清洁能源的转型比预期更显著。过去十年，太阳能的成本下降75％，并在未来的25年还会下降66％。太阳能成本之低廉已经在很多市场上对煤炭形成巨大冲击，而这种冲击只会加速，这种能源转化的速度之快已经远超过市场预期。电力行业的清洁化已势不可挡，包括运用于电动汽车在内的电池对于供需平衡起到的作用越来越大。在美国和欧洲的部分地区，太阳能的价格比煤炭和天然气更具有竞争力。PCS(Power Conditioning System，功率调节系统)，是分布式光伏发电的核心装置，最基本的功能是把太阳能电池板发出的直流电转换成家电一般使用的交流电。目前采用的分布式光伏PCS装置，使用的元器件较多，进一步提高系统效率比较困难；较多的元器件及其发热问题，进一步实现装置小型化也比较困难。

发明内容

针对现有技术中在功率调节系统存在的上述问题，现提供一种旨在结构简单，可实现功率调节系统进一步小型化的主电路。

具体技术方案如下：

一种分布式光伏功率调节系统的主电路，应用于太阳能板发电中，其中，包括：

直流输入处理单元，可控制的与所述太阳能板的电流输出端连接；

最大功率点跟踪控制单元，所述最大功率点跟踪控制单元的输入端与所述直流输入处理单元的输出端连接；

储能逆变单元，所述储能逆变单元的输入端与所述最大功率点跟踪控制单元的输出端连接；

输出处理单元，所述输出处理单元包括输出端以及输入端，输入端与所述储能逆变单元的输出端连接。

优选的，所述直流输入处理单元包括：

直流输入端子，用以连接所述太阳能板的输出端；

直流浪涌保护器；

直流开关，设置于所述直流输入端子与所述直流浪涌保护器之间，用以控制将所述太阳能板输入的直流电输入至所述直流浪涌保护器，所述直流浪涌保护器用以将所述直流电分四路输出；

滤波器，与所述直流浪涌保护器的输出端连接，所述滤波器的输出端与所述最大功率点跟踪控制单元的输入端连接。

优选的，所述直流输入处理单元包括四路直流电输出端；

所述最大功率点跟踪控制单元包括：

四组升压电路，四组所述升压电路的输入端与所述直流输入处理单元的四路直流电输出端一一对应连接。

优选的，每组升压电路包括：

升压电感，与所述直流输入处理单元的一路直流电输出端连接；

二极管，与所述升压电感的输出端连接；

第一控制开关，连接于所述升压电感与所述二极管之间。

优选的，所述储能逆变单元包括：

储能电路，所述储能电路的输入端与所述最大功率点跟踪控制单元的输出端连接；

NPC三电平逆变电路，所述NPC三电平逆变电路的输入端与所述储能电路的输出端连接，所述NPC三电平逆变电路的输出端与所述输出处理单元的输入端连接。

优选的，所述储能电路包括：

第一电容，与所述最大功率点跟踪控制单元的输出端连接；

第二电容，与所述第一电容串联构成一储能单元；

第一均压电阻；

第二均压电阻，与所述第一均压电阻串联，并在串联之后整体并联在所述储能单元的两端。

优选的，还包括一电阻以及一开关器件；

所述电阻与所述开关器件串联，并于串联之后整体并联在所述储能单元的两端，以构成一电容放电电路。

优选的，所述NPC三电平逆变电路主要由三组T型

三电平RB-IGBT模块组成；

每组所述三电平RB-IGBT模块的输入端与所述储能电路的输出端连接，每组所述三电平RB-IGBT模块的输出端与所述输出处理单元的输入端连接。

优选的，每组所述三电平RB-IGBT模块的两端分别并联有一吸收电容。

优选的，所述输出处理单元包括：

电感单元，所述电感单元的输入端与所述储能逆变单元的输出端连接；

输出滤波器；

第二控制开关，所述第二控制开关设置于所述电感单元与所述输出滤波器之间，用以控制所述电感单元的输出端与所述输出滤波器的输入端导通或者断开；

输出端子，所述输出端子与所述输出滤波器的输出端连接。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：上述的主电路不仅结构简单、且可以实现功率调节系统的进一步小型化，克服了现有技术中的功率调节系统器件使用较多功耗较大的缺陷。

附图说明

图1为本实用新型一种分布式光伏功率调节系统的主电路的实施例的整体结构示意图。

附图标记表示：

1、直流输入处理单元；2、最大功率点跟踪控制单元；3、储能逆变单元；4、输出处理单元；

11、直流输入端子；12、直流浪涌保护器；13、直流开关；14滤波器；

21、升压电路；211、升压电感；212、二极管；213、第一控制开关；

31、储能电路；32、NPC三电平逆变电路；33、吸收电容；

C9、第一电容；C10、第二电容；R1、第一均压电阻；R2、第二均压电阻；R3、电阻；Q1、第一控制开关；321、T型三电平RB-IGBT模块；

41、电感单元；42、输出滤波器；43、第二控制开关；44、输出端子。

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的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

如图1所示，一种分布式光伏功率调节系统的主电路的实施例，应用于太阳能板发电中，其中，包括：

直流输入处理单元1，可控制的与太阳能板的电流输出端连接；

最大功率点跟踪控制单元2，最大功率点跟踪控制单元2的输入端与直流输入处理单元1的输出端连接；

储能逆变单元3，储能逆变单元3的输入端与最大功率点跟踪控制单元2 的输出端连接；

输出处理单元4，输出处理单元4包括输出端以及输入端，输入端与储能逆变单元3的输出端连接。

针对现有技术中的光伏功率调节系统的电路器件使用较多，不利于系统进一步小型化的缺陷。

本实用新型中，通过直流输入处理单元1将太阳能板输出的直流进行处理输出至最大功率点跟踪控制单元2，其主要将太阳能板获得的功率一直保持最大值，通过大功率点跟踪控制单元将直流电输出至储能逆变单元3进行储能并将直流电逆变转换成交流电输出至输出处理单元4。上述主电路结构简单，可实现功率调节系统的进一步小型化。

在一种较优的实施方式中，直流输入处理单元1包括：

直流输入端子11，用以连接太阳能板的输出端；

直流浪涌保护器12；

直流开关13，设置于直流输入端子11与直流浪涌保护器12之间，用以控制将太阳能板输入的直流电输入至直流浪涌保护器12，直流浪涌保护器12 用以将直流电分四路输出；

滤波器14，与直流浪涌保护器12的输出端连接，滤波器14的输出端与最大功率点跟踪控制单元2的输入端连接。

上述技术方案中，直流输入端子11用以输出四路直流电至直流浪涌保护器12，直流浪涌保护器12作用在于当电路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，直流浪涌保护器12能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。

滤波器14为EMI滤波器，其分别对直流浪涌保护器12输出的四路直流电进行滤波处理，让低频的有用信号顺利通过，而对高频干扰有抑制作用。

在一种较优的实施方式中，直流输入处理单元1包括四路直流电输出端；

最大功率点跟踪控制单元2包括：

四组升压电路21，四组升压电路21的输入端与直流输入处理单元1的四路直流电输出端一一对应连接。

上述技术方案中，直流输入处理单元1的滤波器14将经过滤波处理之后的四路直流电输出端，分别连接到对应的一组升压电路21上，通过升压电路 21对输入的直流电进行升压处理之后输出至储能逆变单元3的输入端。

在一种较优的实施方式中，每组升压电路21包括：

升压电感211，与直流输入处理单元1的一路直流电输出端连接；

二极管212，与升压电感211的输出端连接；

第一控制开关213，连接于升压电感211与二极管之间。

上述技术方案中第一控制开关213为IGBT(绝缘栅双极型晶体管)开关器件。

在一种较优的实施方式中，储能逆变单元3包括：

储能电路31，储能电路31的输入端与最大功率点跟踪控制单元2的输出端连接；

NPC三电平逆变电路32，NPC三电平逆变电路32的输入端与储能电路 31的输出端连接，NPC三电平逆变电路32的输出端与输出处理单元4的输入端连接。

在一种较优的实施方式中，储能电路31包括：

第一电容C9，与最大功率点跟踪控制单元2的输出端连接；

第二电容C10，与第一电容C9串联构成一储能单元；

第一均压电阻R1；

第二均压电阻R2，与第一均压电阻R1串联，并在串联之后整体并联在储能单元的两端。

上述技术方案中，四组升压电路21的输出端分别与储能电路31并联，即并联在由第一电容C9和第二电容C10串联构成的储能单元的两端，上述的储能单元中的第一电容C9和第二电容C10可以采用无极性薄膜电容，并且储能单元可根据需要由多个电容进行串并联形成；

其中上述的第一均压电阻R1和第二均压电阻R2之间进行串联，并在串联之后整体并联在C9和C10构成的储能单元的两端，以构成均压电路。

在一种较优的实施方式中，还包括一电阻R3以及一开关器件Q1；

电阻R3与开关器件Q1串联，并于串联之后整体并联在储能单元的两端，以构成一电容放电电路。

上述技术方案中，开关器件Q1为N沟道MOS管，通过电容放电电路可以在电路出现故障时，将储能单元中的第一电容C9和第二电容C10的电能进行释放，以保障维修人员的人身安全。

在一种较优的实施方式中，NPC三电平逆变电路32主要由三组T型三电平RB-IGBT模块321组成；

每组三电平RB-IGBT模块的输入端与储能电路31的输出端连接，每组三电平RB-IGBT模块的输出端与输出处理单元4的输入端连接。

上述技术方案中，三组T型三电平RB-IGBT模块321的输出端构成的三个输出端分别与输出处理单元4的输入端连接。

在一种较优的实施方式中，每组T型三电平RB-IGBT模块321的两端分别并联有一吸收电容33。

上述技术方案中，并联在每组T型三电平RB-IGBT模块321两端的吸收电容33分别为C11、C12、C13，主要吸收T型三电平RB-IGBT模块321 中的IGBT器件导通时瞬间产生的过电压，对T型三电平RB-IGBT模块321 中的IGBT器件进行保护。

在一种较优的实施方式中，输出处理单元4包括：

电感单元41，电感单元41的输入端与储能逆变单元3的输出端连接；

输出滤波器42；

第二控制开关43，第二控制开关43设置于电感单元41与输出滤波器42 之间，用以控制电感单元41的输出端与输出滤波器42的输入端导通或者断开；

输出端子44，输出端子44与输出滤波器42的输出端连接。

上述技术方案中，三组T型三电平RB-IGBT模块321的输出端与三只电感(分别为L5、L6以及L7)的输入端一一对应连接，第二控制开关43可选择为继电器开关，其连接在每个电感的输出端与输出滤波器42之间，输出滤波器42可选择为EMI滤波器，输出滤波器42将三路输出与输出端子44连接。

在一种较优的实施方式中，输出滤波器42包括：

三只电感分别为L7、L8、L9，每只电感的输入端分别与对应的第二控制开关43连接，每只电感的输出端分别与输出端子44连接；

每只电感的输出端与接地之间，以及

每只电感的输出端与接地之间分别设置有一电容。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种分布式光伏功率调节系统的主电路，应用于太阳能板发电中，其特征在于，包括：

直流输入处理单元，可控制的与所述太阳能板的电流输出端连接；

最大功率点跟踪控制单元，所述最大功率点跟踪控制单元的输入端与所述直流输入处理单元的输出端连接；

储能逆变单元，所述储能逆变单元的输入端与所述最大功率点跟踪控制单元的输出端连接；

输出处理单元，所述输出处理单元包括输出端以及输入端，输入端与所述储能逆变单元的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的主电路，其特征在于，所述直流输入处理单元包括：

直流输入端子，用以连接所述太阳能板的输出端；

直流浪涌保护器；

直流开关，设置于所述直流输入端子与所述直流浪涌保护器之间，用以控制将所述太阳能板输入的直流电输入至所述直流浪涌保护器，所述直流浪涌保护器用以将所述直流电分四路输出；

滤波器，与所述直流浪涌保护器的输出端连接，所述滤波器的输出端与所述最大功率点跟踪控制单元的输入端连接。

3.根据权利要求1所述的主电路，其特征在于，所述直流输入处理单元包括四路直流电输出端；

所述最大功率点跟踪控制单元包括：

四组升压电路，四组所述升压电路的输入端与所述直流输入处理单元的四路直流电输出端一一对应连接。

4.根据权利要求3所述的主电路，其特征在于，每组升压电路包括：

升压电感，与所述直流输入处理单元的一路直流电输出端连接；

二极管，与所述升压电感的输出端连接；

第一控制开关，连接于所述升压电感与所述二极管之间。

5.根据权利要求1所述的主电路，其特征在于，所述储能逆变单元包括：

储能电路，所述储能电路的输入端与所述最大功率点跟踪控制单元的输出端连接；

NPC三电平逆变电路，所述NPC三电平逆变电路的输入端与所述储能电路的输出端连接，所述NPC三电平逆变电路的输出端与所述输出处理单元的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的主电路，其特征在于，所述储能电路包括：

第一电容，与所述最大功率点跟踪控制单元的输出端连接；

第二电容，与所述第一电容串联构成一储能单元；

第一均压电阻；

第二均压电阻，与所述第一均压电阻串联，并在串联之后整体并联在所述储能单元的两端。

7.根据权利要求6所述的主电路，其特征在于，还包括一电阻以及一开关器件；

所述电阻与所述开关器件串联，并于串联之后整体并联在所述储能单元的两端，以构成一电容放电电路。

8.根据权利要求5所述的主电路，其特征在于，所述NPC三电平逆变电路主要由三组T型三电平RB-IGBT模块组成；

每组所述T型三电平RB-IGBT模块的输入端与所述储能电路的输出端连接，每组所述T型三电平RB-IGBT模块的输出端与所述输出处理单元的输入端连接。

9.根据权利要求8所述的主电路，其特征在于，每个所述三电平RB-IGBT模块的两端分别并联有一吸收电容。

10.根据权利要求1所述的主电路，其特征在于，所述输出处理单元包括：

电感单元，所述电感单元的输入端与所述储能逆变单元的输出端连接；

输出滤波器；

第二控制开关，所述第二控制开

关设置于所述电感单元与所述输出滤波器之间，用以控制所述电感单元的输出端与所述输出滤波器的输入端导通或者断开；

输出端子，所述输出端子与所述输出滤波器的输出端连接。