[发明专利]一种光伏高压直流输电系统

权利要求书

1.一种光伏高压直流输电系统，其特征在于：所述的光伏高压直流输电系统包含光伏发电单元、光伏热备发电单元(15)、光伏输入侧并联联络线(110)、系统控制器(19)、高压直流输电线路(16)，以及高压逆变器(17)；所述光伏发电单元至少为2个，光伏热备发电单元(15)至少采用1个；2个以上的所述光伏发电单元的输出侧之间串联，并与光伏热备发电单元(15)的输出侧串联连接，随后接入高压直流输电线路(16)，高压直流输电线路(16)的输出侧与高压逆变器(17)的输入侧连接，高压逆变器(17)输出高压三相交流电，并入交流高压电网(18)，多个光伏发电单元和光伏热备发电单元(15)的低压隔离开关输入侧通过光伏输入侧并联联络线(110)并联连接在一起；所述系统控制器(19)通过信号线与光伏发电单元和光伏热备发电单元的变流器控制器连接，用于对光伏发电单元和光伏热备发电单元的控制；所述的高压逆变器(17)采用模块化多电平拓扑；

所述的光伏发电单元包含光伏组件(21)、光伏MPPT用DC/DC变换器(22)、低压隔离开关(23)、光伏升压变流器(24)和高压隔离旁路开关(25)；光伏组件(21)的输出连接光伏MPPT用DC/DC变换器(22)的输入侧，光伏MPPT用DC/DC变换器(22)的输出侧连接低压隔离开关(23)的一端，低压隔离开关(23)的另一端连接光伏升压变流器(24)的输入侧，光伏升压变流器(24)的输出侧串联连接高压隔离旁路开关(25)，高压隔离旁路开关(25)的输出侧形成光伏发电单元的输出侧，变流器控制器(26)与光伏升压变流器(24)集成为一体；

所述光伏升压变流器为隔离拓扑且具备升压能力，所述光伏升压变流器的隔离变压器耐压应为直流输电系统最大电压；所述变流器控制器(26)用于在变流器故障停机、在线投入时的过渡过程控制变流器工作状态；

所述低压隔离开关(23)包含一个隔离开关(QF1)；所述隔离开关(QF1)为机械式接触器、断路器或电力电子开关器件；所述低压隔离开关(23)用于光伏升压变流器故障时，将光伏升压变流器输入侧断开；

所述高压隔离旁路开关(25)包含一个故障隔离开关(QF2)和一个故障旁路开关(QF3)；所述故障隔离开关(QF2)和故障旁路开关(QF3)为机械式接触器、断路器或电力电子开关器件；所述高压隔离旁路开关(25)用于光伏升压变流器故障时将变流器旁路，并与高压直流输电系统形成隔离点；

所述系统控制器(19)至少采集高压直流输电线路电流，在正常运行时根据统一占空比产生算法运算后，将占空比信号输出至变流器控制器，光伏发电单元的变流器按照占空比信号运行，光伏热备发电单元的变流器只接收占空比信号而不运行，处于热备状态；

当某一光伏发电单元的光伏升压变流器故障时，系统控制器(19)发出控制信号，旁路发生故障的光伏发电单元，并启动光伏热备发电单元，使其输出电压达到均压水平，实现对故障光伏发电单元前端光伏组件的能量输出；随后系统控制器(19)对故障光伏发电单元的低压隔离开关和高压隔离开关发出信号，将故障光伏升压变流器隔离，进行维护或维修。

2.根据权利要求1所述的光伏高压直流输电系统，其特征在于：所述的光伏热备发电单元(15)用于在某个光伏发电单元故障切除后，在系统不停机的状态下投入运行。

3.根据权利要求1或2所述光伏高压直流输电系统，其特征在于：所述的光伏热备发电单元(15)的数量根据光伏发电单元的数量和故障频率确定，故障频率高则光伏热备发电单元数量多；光伏输入侧并联联络线线缆截面的选择与光伏热备发电单元的数量有关，光伏输入侧并联联络线的截面面积根据其流过的最大电流和联络线线缆类型共同确定，故障时流过光伏输入侧并联联络线的最大电流满足如下公式：

其中P为光伏发电单元的功率，U为光伏输入侧并联联络线的电压，m为光伏热备发电单元的数量，I为故障时流过光伏热备发电单元的最大电流。