CN105811465B - 光伏并网*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏并网***，包括光伏阵列、逆变器，公共电网，所述逆变器包括依次连接的输入直流电压检测模块、直流滤波器、逆变模块、交流有源滤波器、逆变器输出电压检测模块、交流断路器、并网前输出电压检测模块，且输入直流电压检测模块、逆变器输出电压检测模块、并网前输出电压检测模块、交流断路器、光伏逆变器接地性能检测模块与可编程逻辑控制器连接；逆变模块的输出端与光伏逆变器接地性能检测模块的一端连接，光伏逆变器接地性能检测模块的另一端接地及与交流侧中性线连接。本发明检测了直流电压、逆变器交流侧电压和并网前电网交流侧电压，能有效避免匹配失衡，确保整个电网的安全、稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种光伏并网***。
背景技术
当电力、煤炭、石油等不可再生能源日益枯竭，能源问题将成为制约社会经济发展的瓶颈，越来越多的国家开始寻求开发太阳能资源，寻求经济发展新动力。但现有的光伏组件输出电压低、电流高、电学损耗大、输出功率低，且输出为直流，因此在使用太阳能光伏发电前需进行并网。目前，光伏并网***需要先将光伏组件通过串联和并联的方式连接成光伏阵列，然后将光伏阵列的输出集中起来接入逆变器，逆变器将光伏阵列输出的直流电转换成交流电直接传输到公共电网中。在光伏并网***中，逆变器是光伏并网***的核心部件，其安全运转对整个并网***起到了决定性的作用。现有的光伏并网***用逆变器既没有检测光伏组件输出电压，也没有检测逆变器输出电压，因此可能导致匹配失衡，影响整个电网的运行。
现有的光伏并网***主要包括集中式并网***和组串式并网***。集中式并网***中，光伏组件方阵经过两次汇流到达逆变器，逆变器最大功率跟踪功能(MPPT)不能监控到每一路光伏组件的运行情况，因此不可能使每一路光伏组件都处于最佳工作点，当有一块光伏组件发生故障或者被阴影遮挡，会影响整个***的发电效率。组串式并网***中，逆变器数量多，总故障率会升高，***监控难度大；电子元器件较多，功率器件和信号电路在同一块板上，设计和制造的难度大，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏并网***，该***检测了直流电压、逆变器交流侧电压和并网前电网交流侧电压，能有效避免匹配失衡，确保整个电网的安全、稳定运行。
本发明所采用的技术方案是：
一种光伏并网***，包括由若干光伏组件组成的光伏阵列、与光伏阵列连接的逆变器，以及与逆变器连接的公共电网，所述逆变器包括输入直流电压检测模块、直流滤波器、逆变模块、交流有源滤波器、逆变器输出电压检测模块、交流断路器、并网前输出电压检测模块、可编程逻辑控制器、光伏逆变器接地性能检测模块，所述输入直流电压检测模块、直流滤波器、逆变模块、交流有源滤波器、逆变器输出电压检测模块、交流断路器、并网前输出电压检测模块依次连接，且输入直流电压检测模块、逆变器输出电压检测模块、并网前输出电压检测模块、交流断路器、光伏逆变器接地性能检测模块与可编程逻辑控制器连接；光伏逆变器接地性能检测模块的一端与逆变模块的输出端连接，光伏逆变器接地性能检测模块的另一端接地及与交流侧中性线连接。
输入直流电压检测模块对光伏阵列发来的直流电压进行检测，并将检测的相关信息发送给可编程逻辑控制器；逆变器输出电压检测模块对交流有源滤波器的输出电压进行实时电压检测，并将检测的相关信息发送给可编程逻辑控制器；并网前输出电压检测模块对并网前的交流电压进行实时电压检测，并将检测的相关信息发送给可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器将接收上述信息并进行比较；当并网前的交流电压不满足并网电压要求时，可编程逻辑控制器控制交流断路器断开；当光伏阵列发来的直流电压不满足直流向交流电压转变时，可编程逻辑控制器控制交流断路器断开；当交流有源滤波器的输出电压不满足并网电压要求时，可编程逻辑控制器控制交流断路器断开；当光伏阵列发来的直流电压满足直流向交流电压转变时、交流有源滤波器的输出电压满足并网电压要求时、并网前的交流电压满足并网电压要求时，实现自动并网。
更进一步的方案是，所述光伏阵列包括并列的若干光伏组件单元，每个光伏组件单元包括若干串联的光伏组件。所述光伏组件为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池的一种，光伏组件转换效率不低于14％，使用寿命不低于25年，衰减率在2年内不高于2％，25年内不高于20％。
更进一步的方案是，在光伏阵列与逆变器之间设有实现多级升压目的电力电子变换器。
更进一步的方案是，所述电力电子变换器电力电子变换器主要包括MPPT控制器和BOOST升压电路；光伏阵列输出的电压和电流送入MPPT控制器中进行最大功率跟踪控制，使光伏阵列输出最大功率；然后再经过BOOST电路升压后送入逆变器。
更进一步的方案是，所述可编程逻辑控制器与人机交互模块连接，人机交互模块实现控制命令输入与运行信息显示。人机交互模块实现整个逆变器的控制，如调整逆变器运行参数等。人机交互模块可以实时显示相关信息，如查看逆变器实时/历史运行信息、故障信息等。
更进一步的方案是，所述光伏逆变器接地性能检测模块为电阻或电容，以检测交流侧地线及中性线接地是否良好。
本发明的有益效果在于：
设置了3处电压检测模块，分别检测光伏阵列发来的直流电压、交流有源滤波器的输出电压和并网前的交流电压，并将检测的相关信息发送给可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器将接收到的各类电压进行比较，当光伏阵列发来的直流电压满足直流向交流电压转变时、交流有源滤波器的输出电压满足并网电压要求时、并网前的交流电压满足并网电压要求时，实现自动并网；
在逆变模块的输出端处串联光伏逆变器接地性能检测模块形成检测回路以完成逆变器并网的安全检测，实现对光伏并网安全的自检，大大提高了安全性和可靠性，解决了以往光伏并网无法安全自检的问题；
与集中式并网***相比，本发明减少了直流并联数量，降低了组件并联导致的匹配失衡的损失，并采用电力电子变换器实现多级升压的目的，各个组件即使安装间距不同、安装角度各异，甚至在发生脏污、阴影、老化、升温、热斑的情况下，也能避免集中式并网***“木桶效应”的影响，提高光伏并网***的发电效率；
与组串式并网***相比，本发明只采用了一个逆变器，减少了逆变器的数量，降低了***总故障率，减小了***监控难度，节约了成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明光伏并网***的整体结构示意图；
图2是逆变器的结构示意图。
其中：1、输入直流电压检测模块，2、直流滤波器，3、逆变模块，4、交流有源滤波器，5、逆变器输出电压检测模块，6、交流断路器，7、并网前输出电压检测模块，8、可编程逻辑控制器，9、人机交互模块，10、光伏逆变器接地性能检测模块，11、光伏组件，12、电力电子变换器，13、逆变器，14、公共电网。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1和图2，一种光伏并网***，包括由若干光伏组件11组成的光伏阵列、与光伏阵列连接的逆变器13，以及与逆变器13连接的公共电网14，在光伏阵列与逆变器13之间设有电力电子变换器12。逆变器13包括输入直流电压检测模块1、直流滤波器2、逆变模块3、交流有源滤波器4、逆变器输出电压检测模块5、交流断路器6、并网前输出电压检测模块7、可编程逻辑控制器8、人机交互模块9、光伏逆变器接地性能检测模块10，输入直流电压检测模块1、直流滤波器2、逆变模块3、交流有源滤波器4、逆变器输出电压检测模块5、交流断路器6、并网前输出电压检测模块7依次连接，且输入直流电压检测模块1、逆变器输出电压检测模块5、并网前输出电压检测模块7、交流断路器6、光伏逆变器接地性能检测模块10、人机交互模块9与可编程逻辑控制器8连接；光伏逆变器接地性能检测模块10的一端与逆变模块3的输出端连接，光伏逆变器接地性能检测模块10的另一端与交流侧中性线连接，且光伏逆变器接地性能检测模块10的另一端接地。
输入直流电压检测模块1对光伏阵列发来的直流电压进行检测，并将检测的相关信息发送给可编程逻辑控制器8；逆变器输出电压检测模块5对交流有源滤波器4的输出电压进行实时电压检测，并将检测的相关信息发送给可编程逻辑控制器8；并网前输出电压检测模块7对并网前的交流电压进行实时电压检测，并将检测的相关信息发送给可编程逻辑控制器8；可编程逻辑控制器8将接收上述信息并进行比较；当并网前的交流电压不满足并网电压要求时，可编程逻辑控制器8控制交流断路器断开；当光伏阵列发来的直流电压不满足直流向交流电压转变时，可编程逻辑控制器8控制交流断路器断开；当交流有源滤波器的输出电压不满足并网电压要求时，可编程逻辑控制器8控制交流断路器断开；当光伏阵列发来的直流电压满足直流向交流电压转变时、交流有源滤波器4的输出电压满足并网电压要求时、并网前的交流电压满足并网电压要求时，实现自动并网。在逆变模块输出端口处与接地线、中性线之间串联有光伏逆变器接地性能检测模块10，以形成包含有电压源的检测回路，获取所述检测回路中的电参数值，光伏逆变器接地性能检测模块10将检测的相关信息发送给可编程逻辑控制器8，可编程逻辑控制器8将接收到的电参数值与***设定值相比较，以判断逆变器并网线路是否正常，确保整个并网的安全与稳定。人机交互模块9实现控制命令输入与运行信息显示，即人机交互模块9实现对整个逆变器的控制，如调整逆变器运行参数等；人机交互模块还可以实时显示相关信息，如查看逆变器实时/历史运行信息、故障信息等。
本发明中，所述光伏阵列包括并列的若干光伏组件单元，每个光伏组件单元包括若干串联在一起的相同朝向的光伏组件11。所述光伏组件11为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池的一种，光伏组件11转换效率不低于14％，使用寿命不低于25年，衰减率在2年内不高于2％，25年内不高于20％。
本发明中，所述所述电力电子变换器主要包括MPPT控制器和BOOST升压电路；光伏阵列输出的电压和电流送入MPPT控制器中进行最大功率跟踪控制，使光伏阵列输出最大功率；然后再经过BOOST电路升压后送入逆变器，减少光伏组件输出电压与逆变器不匹配的情况，最大程度增加了发电量，各个组件即使安装间距不同、安装角度各异，甚至发生脏污、阴影、老化、升温、热斑的情况下，也能避免集中式并网***“木桶效应”的影响。所述光伏逆变器接地性能检测模块10为电阻或电容，以检测交流侧地线及中性线接地是否良好。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (3)
1.一种光伏并网***，包括由若干光伏组件组成的光伏阵列、与光伏阵列连接的逆变器，以及与逆变器连接的公共电网，其特征在于：所述逆变器包括输入直流电压检测模块、直流滤波器、逆变模块、交流有源滤波器、逆变器输出电压检测模块、交流断路器、并网前输出电压检测模块、可编程逻辑控制器、光伏逆变器接地性能检测模块，所述输入直流电压检测模块、直流滤波器、逆变模块、交流有源滤波器、逆变器输出电压检测模块、交流断路器、并网前输出电压检测模块依次连接，且输入直流电压检测模块、逆变器输出电压检测模块、并网前输出电压检测模块、交流断路器、光伏逆变器接地性能检测模块与可编程逻辑控制器连接；光伏逆变器接地性能检测模块的一端与逆变模块的输出端连接，光伏逆变器接地性能检测模块的另一端接地及与交流侧中性线连接；
所述光伏阵列包括并列的若干光伏组件单元，每个光伏组件单元包括若干串联的光伏组件；
在光伏阵列与逆变器之间设有实现多级升压目的电力电子变换器；所述电力电子变换器包括MPPT控制器和BOOST升压电路；光伏阵列输出的电压和电流送入MPPT控制器中进行最大功率跟踪控制，使光伏阵列输出最大功率；然后再经过BOOST电路升压后送入逆变器；
输入直流电压检测模块对光伏阵列发来的直流电压进行检测，并将检测的相关信息发送给可编程逻辑控制器；逆变器输出电压检测模块对交流有源滤波器的输出电压进行实时电压检测，并将检测的相关信息发送给可编程逻辑控制器；并网前输出电压检测模块对并网前的交流电压进行实时电压检测，并将检测的相关信息发送给可编程逻辑控制器；可编程逻辑控制器将接收上述信息并进行比较；当并网前的交流电压不满足并网电压要求时，可编程逻辑控制器控制交流断路器断开；当光伏阵列发来的直流电压不满足直流向交流电压转变时，可编程逻辑控制器控制交流断路器断开；当交流有源滤波器的输出电压不满足并网电压要求时，可编程逻辑控制器控制交流断路器断开；当光伏阵列发来的直流电压满足直流向交流电压转变时、交流有源滤波器的输出电压满足并网电压要求时、并网前的交流电压满足并网电压要求时，实现自动并网。
2.根据权利要求1所述的光伏并网***，其特征在于：所述可编程逻辑控制器与人机交互模块连接。
3.根据权利要求1所述的光伏并网***，其特征在于：所述光伏逆变器接地性能检测模块为电阻或电容。
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