CN211860009U - 一种具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开的一种具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统，属于光伏发电技术领域。若干光伏组件串联成光伏子组串，若干光伏子组串连接一个隔离型组串式逆变器，所有隔离型组串式逆变器的输出侧并联后连接至交流开关柜；隔离型组串式逆变器包括输入电路组、汇流排、DC/AC电路、滤波电路和控制及驱动模块；输入电路组包括若干DC/DC及隔离模块，DC/DC及隔离模块的输入侧与光伏子组串连接，若干DC/DC及隔离模块的输出侧串联后与汇流排连接。不提高光伏组件耐压等级就实现了更高的直流电压等级和逆变器的交流输出电压，可减低交流侧线损和电缆用量；在载流量不变的情况下，组串式逆变器的额定功率大幅增加；系统的MPPT跟踪精度仍然可保持在常规电压等级的光伏组串级。

Description

一种具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统
技术领域
本实用新型属于光伏发电技术领域，具体涉及一种具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统。
背景技术
提高光伏系统直流电压等级有助于减少线损和降低系统成本。常规光伏系统通过组件串联能够获得较大的直流电压等级，如1000V或1500V直流电压，但是在获得1000V直流电压和1500V直流电压的同时，要求组串中的光伏组件同时具有1000V或1500V的绝缘耐压水平。由于目前没有1500V以上耐压等级光伏组件，也没有相关技术标准，因此限制了光伏系统往更高直流电压等级发展。
同时，在光伏组件耐压等级达到高压要求的情况下，获得更好的直流母线电压意味着需要更多光伏组件串联，而更多的串联意味着更大的串联失配几率，如此则不利于系统电量的提高。
由于逆变器直流侧电压等级难以提高，致使交流侧电压等级也受限，一方面增加了交流侧线损，另一方面限制了逆变器的容量。该问题在组串式光伏系统中更加明显。
发明内容
为了解决上述现有问题，本实用新型的目的在于提供一种具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统，在不提高光伏组件耐压等级的条件下实现了更高的直流电压等级和逆变器的交流输出电压，可显著减少组串式光伏系统交流侧线损和电缆用量；同时在载流量不变的情况下，组串式逆变器的额定功率可大幅增加；系统的MPPT跟踪精度仍然可保持在常规电压等级的光伏组串级。
本实用新型通过以下技术方案来实现：
本实用新型公开了一种具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统，若干光伏组件串联组成光伏子组串，若干光伏子组串连接有一个隔离型组串式逆变器，所有隔离型组串式逆变器的输出侧并联后连接至光伏发电系统的交流开关柜；
隔离型组串式逆变器包括输入电路组、汇流排、DC/AC电路、滤波电路和控制及驱动模块；若干输入电路组的输出侧并联后与汇流排连接，汇流排与DC/AC电路连接，DC/AC电路与滤波电路连接，滤波电路与隔离型组串式逆变器的输出侧连接；控制及驱动模块分别与输入电路组和DC/AC电路连接；
输入电路组包括若干DC/DC及隔离模块，DC/DC及隔离模块的输入侧与光伏子组串连接，若干DC/DC及隔离模块的输出侧串联后与汇流排连接。
优选地，DC/DC及隔离模块包括依次连接的接入端子、电流电压传感器、DC/DC电路和隔离电路；接入端子与光伏子组串连接，隔离电路与DC/DC及隔离模块的输出侧连接；电流电压传感器、DC/DC电路和隔离电路分别与控制及驱动模块连接。
优选地，输入电路组的正极输出侧与汇流排之间串联有防反二极管。
优选地，输入电路组与汇流排之间串联有直流断路器。
优选地，滤波电路与隔离型组串式逆变器的输出侧之间串联有交流断路器。
优选地，汇流排与DC/AC电路之间并联有防雷接地器。
优选地，输入电路组中DC/DC及隔离模块的数量≥2。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
本实用新型公开的一种具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统，光伏组件不直接串联形成组串，而是由若干个光伏组件先串联形成光伏子组串，若干光伏子组串接入一个隔离型组串式逆变器，隔离型组串式逆变器再并联接入光伏发电系统的交流开关柜。该隔离型组串式逆变器可以不改变光伏组件阵列的安装方式和接线方式，尤其不会提高接入光伏组件的最大对地电压，及不会提高光伏子组串中组件的直流耐压等级。逆变器直流侧输入的光伏子组串通过DC/DC及隔离模块后串联可实现直流电压等级的倍数增加，因此逆变器的交流输出电压也可实现倍数增加，可显著减少组串式光伏系统交流侧线损和电缆用量；在载流量不变的情况下，组串式逆变器的额定功率可大幅增加。同时，由于每一光伏子组串独立进行最大功率点跟踪，系统的MPPT跟踪精度仍然可保持在常规电压等级的光伏组串级。
进一步地，DC/DC及隔离模块中的DC/DC电路对接入的光伏子组串进行最大功率点跟踪，隔离电路实现输入输出侧的电压隔离，电流电压传感器用于监测本模块中的参数，保证系统的正常运行。
进一步地，防反二极管能够防止电流反流，保证系统的正常运行。
进一步地，直流断路器能够使与其连接的光伏子组串或电路中的其余部件发生故障或漏电时会单独切断，不影响整台逆变器的正常运行。
进一步地，交流断路器能够使与其连接的各输入电路组或电路中的其余部件发生故障或漏电时会单独切断，不影响整个光伏发电系统的正常运行。
进一步地，防雷接地器用于防止雷击和静电危害，提高系统的安全性和稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的隔离型组串式逆变器的结构原理示意图；
图2为本实用新型的DC/DC及隔离模块的结构示意图；
图3为本实用新型的输入电路组的结构示意图；
图4为本实用新型的具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统的整体结构示意图。
图中：1为光伏组件，2为隔离型组串式逆变器，21为输入电路组，211为DC/DC及隔离模块，2111为接入端子，2112为电流电压传感器，2113为DC/DC电路，2114为隔离电路，22为汇流排，23为DC/AC电路，24为滤波电路，25为控制及驱动模块，26为防反二极管，27为直流断路器，28为交流断路器，29为防雷接地器，3为交流开关柜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细描述，其内容是对本实用新型的解释而不是限定：
如图1，隔离型组串式逆变器2包括输入电路组21、汇流排22、DC/AC电路23、滤波电路24和控制及驱动模块25；若干输入电路组21的输出侧并联后与汇流排22连接，输入电路组21的正极输出侧与汇流排22之间串联有防反二极管26和直流断路器27；汇流排22与DC/AC电路23连接，汇流排22与DC/AC电路23之间并联有防雷接地器29；DC/AC电路23与滤波电路24连接，滤波电路24与交流断路器28连接后与隔离型组串式逆变器2的输出侧连接；控制及驱动模块25分别与输入电路组21和DC/AC电路23连接。
如图3，输入电路组21包括若干DC/DC及隔离模块211，DC/DC及隔离模块211的输入侧与光伏子组串连接，相邻的2个或2个以上的DC/DC及隔离模块211的输出侧串联后与汇流排22连接。
如图2，DC/DC及隔离模块211包括依次连接的接入端子2111、电流电压传感器2112、DC/DC电路2113和隔离电路2114；接入端子2111与光伏子组串连接，隔离电路2114与DC/DC及隔离模块211的输出侧连接；电流电压传感器2112、DC/DC电路2113和隔离电路2114分别与控制及驱动模块25连接。
每一光伏子组串正负极通过一套DC/DC及隔离模块211的接入端子2111引入DC/DC电路2113，DC/DC电路2113对光伏子组串进行最大功率跟踪后其输出端接入隔离电路2114，隔离电路2114的功能是使其输出端的对地电压与输入端的对地电压进行电气隔离；相邻的2个或多个DC/DC及隔离模块211在输出侧串联并在正极处串联一个防反二极管26和一个直流断路器27后组成一个输入电路组21，其正负输出端接入隔离型组串式逆变器2的正负汇流排22，一个隔离型组串式逆变器2中有多个输入电路组21，多个输入电路组21之间在汇流排22并联实现直流汇流，汇流排22接入DC/AC电路23逆变为交流电，通过滤波电路24和交流断路器28后实现交流输出。由于DC/AC电路23的输入电压增加，电流减小，该逆变器的交流输出电压更大，功率密度也更大。控制及驱动模块25提供DC/DC电路2113、隔离电路2114和DC/AC电路23的驱动控制，以及数据采集和向上一级传输电流、电压和功率数据。举例说明，若接入的单个光伏子组串的电压等级为1000V，则2个或3个光伏子组串经DC/DC电路2113和隔离电路2114后串联再接入汇流排22，则汇流排22的电压等级就变成了2000V或3000V。此时汇流排22的电极(隔离电路输出侧)最大对地电压将会有2000V或3000V。但是由于隔离电路2114的输入侧和输出侧电气隔离，因此各光伏子组串电极端的最大对地电压仍然维持在1000伏，即光伏组件1的耐压强度要求并未随隔离型组串式逆变器2两端交直流电压等级的提升而提升。
如图4，本实用新型的具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统，若干光伏组件1串联组成光伏子组串，若干光伏子组串连接有一个隔离型组串式逆变器2，所有隔离型组串式逆变器2的输出侧并联后连接至光伏发电系统的交流开关柜3。隔离型组串式逆变器2之前的光伏子组串电压等级为1000V或1500V的常规光伏组串，经隔离型组串式逆变器2内部串联升压后提升到2000V-3000V以上。再交流输出1000V-1500V交流电压。隔离型组串式逆变器2后交流汇集电缆均选用1000V或1500V耐压规格。多个隔离型组串式逆变器2输出在交流开关柜3处汇集，直接或经过箱式变压器升压后并网。
需要说明的是，以上所述仅为本实用新型实施方式之一，根据本实用新型所描述的系统所做的等效变化，均包括在本实用新型的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统，其特征在于，若干光伏组件(1)串联组成光伏子组串，若干光伏子组串连接有一个隔离型组串式逆变器(2)，所有隔离型组串式逆变器(2)的输出侧并联后连接至光伏发电系统的交流开关柜(3)；
隔离型组串式逆变器(2)包括输入电路组(21)、汇流排(22)、DC/AC电路(23)、滤波电路(24)和控制及驱动模块(25)；若干输入电路组(21)的输出侧并联后与汇流排(22)连接，汇流排(22)与DC/AC电路(23)连接，DC/AC电路(23)与滤波电路(24)连接，滤波电路(24)与隔离型组串式逆变器(2)的输出侧连接；控制及驱动模块(25)分别与输入电路组(21)和DC/AC电路(23)连接；
输入电路组(21)包括若干DC/DC及隔离模块(211)，DC/DC及隔离模块(211)的输入侧与光伏子组串连接，若干DC/DC及隔离模块(211)的输出侧串联后与汇流排(22)连接。
2.根据权利要求1所述的具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统，其特征在于，DC/DC及隔离模块(211)包括依次连接的接入端子(2111)、电流电压传感器(2112)、DC/DC电路(2113)和隔离电路(2114)；接入端子(2111)与光伏子组串连接，隔离电路(2114)与DC/DC及隔离模块(211)的输出侧连接；电流电压传感器(2112)、DC/DC电路(2113)和隔离电路(2114)分别与控制及驱动模块(25)连接。
3.根据权利要求1所述的具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统，其特征在于，输入电路组(21)的正极输出侧与汇流排(22)之间串联有防反二极管(26)。
4.根据权利要求1所述的具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统，其特征在于，输入电路组(21)与汇流排(22)之间串联有直流断路器(27)。
5.根据权利要求1所述的具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统，其特征在于，滤波电路(24)与隔离型组串式逆变器(2)的输出侧之间串联有交流断路器(28)。
6.根据权利要求1所述的具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统，其特征在于，汇流排(22)与DC/AC电路(23)之间并联有防雷接地器(29)。
7.根据权利要求1所述的具有隔离型组串式逆变器的光伏发电系统，其特征在于，输入电路组(21)中DC/DC及隔离模块(211)的数量≥2。
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WO2024183242A1 (zh) * 2023-03-03 2024-09-12 阳光电源股份有限公司 一种组串式逆变器

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