[发明专利]一种增宽光伏变流器电压输入范围的模块及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏并网发电领域，尤其是涉及一种光伏发电并网变流器及增宽其电压输入范围的模块及其实现方法。

背景技术

光伏并网发电变流器是光伏发电系统中最重要的部件之一，其工作性能如效率，直流电压工作范围等直接影响了光伏电站系统效益。当前大功率光伏并网变流器有着非常广泛的应用市场，大功率光伏并网变流器通常主要采用电压型三相全桥逆变主电路拓扑，如图1所示。对光伏并网发电系统来说，光伏池板有其特殊性，随光照变化，光伏池板输出具有非常宽的电压波动范围。对于电压型三相全桥逆变电路来说，当交流侧电压固定后，直流侧电压会有一个最低值，限制了直流输入电压范围。例如，对于500kW光伏并网变流器，交流侧电压一般为270V，此时直流侧工作范围仅为450-820V；对于630kW光伏并网变流器，交流侧电压一般为315V，此时直流侧工作电压范围为500-820V。由此可见，采用这种电路设计的大型光伏并网变流器存在固有的缺陷，并不能使光伏池板被充分利用。

现有一些厂家采用了两级主电路结构，前级采用Boost升压电路，后级采用电压型三相全桥逆变电路。Boost升压电路又称the boost converter，或者称step-up converter，是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高。然而，这种两级主电路拓扑结构仍然存在较大缺陷：一方面，采用两级串联方式变流器效率会降低，尤其是在大功率情况下；另一方面，采用Boost升压电路时，在直流输入电压较高情况下，该电路并不能实现降压功能，对于增大输入电压最大值方面并无贡献。

目前还没有有效的方案来解决上述问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是设计一种25kW模块，配套适用500kW光伏并网变流器，解决现有大功率光伏并网变流器输入电压范围小的技术难题。本发明设计的模块，一方面，当光伏并网变流器输入电压较低时，可通过该模块中升压电路实现升压；另一方面，当光伏并网变流器输入电压较高时，可通过该模块中降压电路实现降压；而且该模块具有直通模式，在大功率情况下，切换到单级并网主电路的方案，使变流器效率实现最大化。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种增宽光伏变流器电压输入范围的模块，包括直通电路、升降压电路和控制电路；

所述直通电路用于输入和输出的直接连接；

所述升降压电路用于输入电压的升压或降压，增宽所述输入电压的范围；

所述控制电路用于实时检测光伏电压，并控制所述直通电路和所述升降压电路的无缝切换。

优选的，所述直通电路连接所述输入和所述输出时，采用接触器方式。

更加优选的，所述升降压电路与所述直通电路并联，所述升降压电路与所述直通电路并联的一端与光伏输入端相连，所述升降压电路与所述直通电路并联的另一端与光伏变流器相连。

更加优选的，所述升降压电路的功率为配套的光伏并网变流器的功率的5％。

更加优选的，所述升降压电路的功率为25kW，配套的所述光伏并网变流器的功率为500kW。

更加优选的，所述升降压电路包括4个功率开关管T1～T4、一个电感以及一个接触器；所述电感与所述接触器通过功率开关管的开或关进行并联。

更加优选的，所述控制电路包括数字处理器、电源电路、采样电路、数字接口及驱动电路，所述数字处理器分别与所述电源电路、所述采样电路、所述数字接口及所述驱动电路相连。

更加优选的，所述模块独立作为一种设备，或作为变流器的一部分与所述变流器集成在一起。

一种增宽光伏变流器电压输入范围的模块的实现方法；

所述控制电路采用控制算法，实时检测光伏电压；

当光伏工作电压处于光伏并网逆变器电压范围内，不需要升压和降压的情况下，接触器闭合，光伏池板正极通过接触器与逆变器相连，此时升压电路和降压电路都不工作，即为直流电路；

当光伏工作电压不在光伏并网逆变器电压范围内，接触器断开，功率开关管T2、功率开关管T3和功率开关管T4均断开，由功率开关管T1进行开关控制，从而实现输入到输出的降压工作模式，即为降压电路；

当接触器断开，功率开关管T1持续闭合，功率开关管T2和功率开关管T3断开，由功率开关管T4进行开关控制，实现输入到输出的升压工作模式，即为升压电路。