[发明专利]基于直流母线的光伏发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种基于直流母线的光伏发电装置。

背景技术

太阳能是清洁高效的绿色能源，太阳能的推广应用对世界经济的持续发展具有重要的意义，通过光伏并网发电系统将太阳能转换为电能是目前主要的太阳能利用方式之一。根据光伏电池模块组合方式，目前光伏并网发电系统主要包括集中式、组串(多串)式、模块集成式三种。

集中式光伏并网发电系统主要由光伏阵列、逆变器及直流母线构成，它是光伏发电系统最早采用的并网形式，该系统中所有的光伏电池板通过串并联构成一个光伏阵列，该阵列的能量通过一个逆变器集中转换为交流电。集中式系统的优点是输出功率可达兆瓦级，单位发电成本低，主要用于光伏电站等功率等级较大的场合。但在集中式光伏并网发电系统结构中，同一阵列光伏电池板串并联模块相互影响，进而影响光伏电池板的输出功率和效率。若光伏阵列中某一个组件被阴影遮挡，该组件不仅不能输出功率，还会成为系统的负载，引起该组件的发热，使组件的寿命缩短；另外，这种结构需要高压直流总线连接逆变器与光伏阵列，增加了成本，降低了安全性。

组串(多串)式光伏并网发电系统是指光伏电池板通过串联构成光伏组串，每个光伏组串通过一个逆变器实现整串的MPPT和并网。组串式光伏并网发电系统是基于模块化概念，其优点是各光伏组串不受并联组串模块之间的影响，同时减少了光伏电池板最佳工作点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。但是，组串(多串)式光伏并网发电系统中的同一串模块之间仍然会相互影响。

模块集成式光伏并网发电系统是把DC/AC逆变器和单个光伏电池板集成在一起作为一个交流集成式光伏模块发电系统，每个集成模块均有自己独立的MPPT电路和并网控制电路，各个集成模块之间互不影响，这样可以最大程度的发挥光伏器件的效能。除此之外，这种集成式光伏模块易于标准化，适合批量化生产，降低系统成本。但这种交流逆变器集成式光伏模块存在两方面的缺陷：如果逆变器模块采用DC/AC逆变器，既要实现单个模块的MPPT，又要实现网侧的单位功率因数，控制复杂。当系统功率较大时，需要更多的集成模块并入电网，价格明显高于其他结构。如果将集成模块中的DC/AC逆变器用直流转换直流变换器来代替，构成具有独立的、即插即用的直流集成式光伏模块，该系统继承了交流集成式光伏模块系统的大部分优点，而且具有自己的独特优势：集成变换器采用直流转换模块，不需要交流并网的单位功率因数控制，简化了系统的结构和实现；直流集成式光伏模块系统易于实现独立发电和并网发电两种运行模式，适用范围广；当需要并网发电或给交流负载供电时，在直流集成光伏模块和交流电网(或交流负载)之间增加一个DC/AC逆变器即可。但在功率较大的场合，同样需要较多的直流集成光伏模块，价格较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种发电效率高、功率损耗少、系统结构灵活、日照强度和温度适应性好的基于直流母线的光伏发电装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于直流母线的光伏发电装置，包括电流采集单元、电压采集单元、用于根据输入的电流和电压进行最大功率跟踪并输出控制信号的控制单元、用于控制系统工作模式的模式控制单元、驱动电路和分别与直流母线并联的多个光伏电池组串单元，所述光伏电池组串单元包括电池组串和boost电路，所述电池组串通过boost电路与直流母线相连，所述电流采集单元、电压采集单元的输入端分别与所述电池组串相连，所述电流采集单元、电压采集单元的输出端分别与控制单元的输入端相连，所述控制单元的输出端与模式控制单元相连，所述控制单元的输出端通过驱动电路与boost电路的开关管相连。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述光伏电池组串单元的数量为n个，所述模式控制单元为n-1个分别与光伏电池组串单元一一对应的n-1个控制开关，所述n-1个控制开关的一端共同与一个光伏电池组串单元的正极相连、另一端分别与对应光伏电池组串单元的正极相连。

所述电池组串的正极输出端设有二极管。

所述boost电路的输入端并联有输入电容。

各个所述boost电路的输出端共同通过输出电容并联到直流母线。