CN114172373A - 一种光伏变换*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光伏变换***，其DC/AC变换器的正母线通过至少一个第一DC/DC变换器连接相应的光伏组串，而其DC/AC变换器的负母线通过至少一个第二DC/DC变换器连接相应的光伏组串；并且，其第二DC/DC变换器为输入输出极性反向的变换器，进而仅通过该第二DC/DC变换器这一级变换，即可得到DC/AC变换器的负母线，相比于现有技术中的负母线提供方案，节省了一级功率变换，提高了***效率。

Description

一种光伏变换***
技术领域
本发明涉及光伏变换技术领域，特别涉及一种光伏变换***。
背景技术
在新能源***中，一般通过提高电压的办法，来实现效率提升。目前的光伏变换***，通常如图1所示，其DC/DC变换器用于提供DC/AC变换器的正母线；并且，通过增加一个极性反向变换器来对DC/DC变换器的输出电压进行变换，进而提供DC/AC变换器的负母线；再由其DC/AC变换器对正母线和负母线接收的电压进行逆变，实现交流并网。
图1所示的方案，尽管可以通过提高DC/AC变换器直流侧的母线电压来提高效率，但由于其负母线的提供需要经过两级变换，所以造成了整体效率偏低，不利于光伏新能源的效率提升。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种光伏变换***，以提高***效率。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明第一方面提供了一种光伏变换***，包括：至少一个DC/AC变换器、至少一个第一DC/DC变换器以及至少一个第二DC/DC变换器；其中：
所述DC/AC变换器的正母线通过至少一个所述第一DC/DC变换器连接相应的光伏组串；
所述DC/AC变换器的负母线通过至少一个所述第二DC/DC变换器连接相应的光伏组串；
所述第二DC/DC变换器为输入输出极性反向的变换器。
可选的，所述第二DC/DC变换器，为输入电流连续的变换器，用于实现对于其所接光伏组串的最大功率点跟踪MPPT。
可选的，所述第一DC/DC变换器，为输入电流连续的变换器，用于实现对于其所接光伏组串的MPPT。
可选的，所述第一DC/DC变换器中的主电路为Boost电路。
可选的，所述第一DC/DC变换器中的主电路为飞跨电容型的Boost电路。
可选的，所述第二DC/DC变换器中的主电路为Cuk电路。
可选的，所述第二DC/DC变换器中的主电路为飞跨电容型的Cuk电路。
可选的，所述第一DC/DC变换器和所述第二DC/DC变换器中的主电路，均为三电平电路。
可选的，所述DC/AC变换器所接的所述第一DC/DC变换器和所述第二DC/DC变换器的个数相同，且所述第一DC/DC变换器和所述第二DC/DC变换器所接的光伏组串的个数相同。
可选的，所述DC/AC变换器的个数大于1时，各所述DC/AC变换器的交流侧并联连接。
本发明提供的光伏变换***，其DC/AC变换器的正母线通过至少一个第一DC/DC变换器连接相应的光伏组串，而其DC/AC变换器的负母线通过至少一个第二DC/DC变换器连接相应的光伏组串；并且，其第二DC/DC变换器为输入输出极性反向的变换器，进而仅通过该第二DC/DC变换器这一级变换，即可得到DC/AC变换器的负母线，相比于现有技术中的负母线提供方案，节省了一级功率变换，提高了***效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的光伏变换***的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的光伏变换***的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的光伏变换***中两个DC/DC变换器的电路图；
图4为本发明实施例提供的光伏变换***中两个DC/DC变换器的另一种电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在电力电子电路的功率传输过程中，若仅经历单级变换，则其效率约变化为输入功率的99％；若经历两级变换，则其效率就会变化为0.99×0.99≈98％。因此，图1所示的现有技术方案，在其DC/AC变换器的负母线需要经历DC/DC变换器和极性反向变换器这两级变换才能得到的情况下，必然会导致***效率低的问题。
为此，本发明提供一种光伏变换***，以提高***效率。
如图2所示，该光伏变换***，包括：至少一个DC/AC变换器101、至少一个第一DC/DC变换器201以及至少一个第二DC/DC变换器202；其中，DC/AC变换器101的正母线(如图2中所示的+和0)通过至少一个第一DC/DC变换器201连接相应的光伏组串PV；DC/AC变换器101的负母线(如图2中所示的0和-)通过至少一个第二DC/DC变换器202连接相应的光伏组串PV。
实际应用中，该正母线所接第一DC/DC变换器201的个数可以是任意的，当其大于1个时，各个第一DC/DC变换器201的输出端并联连接于该正母线；同样的，该负母线所接第二DC/DC变换器202的个数也可以是任意的，当其大于1个时，各个第二DC/DC变换器202的输出端并联连接于该负母线。而且，不论第一DC/DC变换器201还是第二DC/DC变换器202，其输入端所接的光伏组串PV个数也都可以是根据实际情况而定的，此处均不做限定。一种具体的示例是，对于一个DC/AC变换器101而言，其正母线所接的第一DC/DC变换器201和其负母线所接的第二DC/DC变换器202的个数相同，且各第一DC/DC变换器201和各第二DC/DC变换器202所接的光伏组串PV的个数也均相同，利于模块化管理。
另外，该光伏变换***中，其DC/AC变换器101的个数可以是1，也可以大于1；当其大于1时，各DC/AC变换器101的交流侧并联连接，以实现相应的并网功率级别。
从各个光伏组串PV到电网之间的功率传输支路上，还可以设置有其他设备，比如继电器和滤波器等，参见现有技术即可，均在本申请的保护范围内。
各个光伏组串PV通过相应的DC/DC变换器进行变换，即可得到相应的母线电压；其中，第一DC/DC变换器201需要输出的是正母线电压，所以其输入输出的极性相同即可，比如共负极拓扑下，其输入的正电位通过一些器件之后即成为输出的正电位；但是，第二DC/DC变换器202需要输出的是负母线电压，若第二DC/DC变换器202的输入输出极性也相同，则在其输出端连接的负母线有电压的情况下，会导致其输入端所接光伏组串PV的电压反向，进而造成电池板PID效应，影响发电效率，也会对这些光伏组串PV的寿命产生影响；所以，该第二DC/DC变换器202需要采用输入输出极性反向的变换器，比如其输入的负电位会成为其输出的正电位。
本实施例提供的光伏变换***，仅通过该第二DC/DC变换器202这一级变换，即可得到DC/AC变换器101的负母线，相比于现有技术中的负母线提供方案，节省了一级功率变换，提高了***效率。
而且，本实施例相比较于现有技术中的方案，从体积和成本方面也均可得到一定程度的降低，更加利于推广。
在上一实施例的基础之上，优选的，该光伏变换***中，第二DC/DC变换器202，为输入电流连续的变换器，用于实现对于其所接光伏组串PV的MPPT(MaximumPower PointTracking，最大功率点跟踪)。也即，为DC/AC变换器101提供负母线的第二DC/DC变换器202，能够同时实现极性反向功能和MPPT，确保相应光伏组串PV能够以其实时最大功率进行输出。
而第一DC/DC变换器201，也为输入电流连续的变换器，用于实现对于其所接光伏组串PV的MPPT，确保相应光伏组串PV能够以其实时最大功率进行输出。
因此，本实施例提供的该光伏变换***，不仅其负母线的提供只需要一级变换电路，提高了***效率；而且还确保了光伏输出功率的最大化，提高***发电量。
在上述实施例的基础之上，优选的，如图3所示，该光伏变换***中，其第一DC/DC变换器201中的主电路为Boost电路。
Boost电路作为常规的光伏变换器，具有输入电流连续的优点，利于实现MPPT，并能够形成正母线。
为了使第二DC/DC变换器202也为输入电流连续的变换器，其主电路可以采用Cuk电路，该Cuk电路能够保留Boost电路具有输入电流连续的优点，因此也利于实现MPPT。
实际应用中，并不仅限于用Cuk电路来实现第二DC/DC变换器202的主电路，此处仅为一种示例；任何能够实现MPPT以及输出反极性的电路均在本申请的保护范围内。
图4所示为一种可选示例，其中，第一DC/DC变换器201中的主电路为飞跨电容型的三电平Boost电路(FC-Boost)，第二DC/DC变换器202中的主电路为飞跨电容型的三电平Cuk电路(FC-Cuk)。
当然，实际应用中，也可以采用其他拓扑形式，也并不仅限于三电平，只要能够分别实现其相应功能的电路，均在本申请的保护范围内。
本实施例中，采用输入电流连续、具有输出反极性的第二DC/DC变换器202，同时实现MPPT和反极性输出，实现负母线单级变换，具有转换效率高的优点；其与常规MPPT电路，比如上述Boost电路，构成直流侧高压的变换***，能够提高***整体效率。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光伏变换***，其特征在于，包括：至少一个DC/AC变换器、至少一个第一DC/DC变换器以及至少一个第二DC/DC变换器；其中：
所述DC/AC变换器的正母线通过至少一个所述第一DC/DC变换器连接相应的光伏组串；
所述DC/AC变换器的负母线通过至少一个所述第二DC/DC变换器连接相应的光伏组串；
所述第二DC/DC变换器为输入输出极性反向的变换器。
2.根据权利要求1所述的光伏变换***，其特征在于，所述第二DC/DC变换器，为输入电流连续的变换器，用于实现对于其所接光伏组串的最大功率点跟踪MPPT。
3.根据权利要求1所述的光伏变换***，其特征在于，所述第一DC/DC变换器，为输入电流连续的变换器，用于实现对于其所接光伏组串的MPPT。
4.根据权利要求1所述的光伏变换***，其特征在于，所述第一DC/DC变换器中的主电路为Boost电路。
5.根据权利要求4所述的光伏变换***，其特征在于，所述第一DC/DC变换器中的主电路为飞跨电容型的Boost电路。
6.根据权利要求1所述的光伏变换***，其特征在于，所述第二DC/DC变换器中的主电路为Cuk电路。
7.根据权利要求6所述的光伏变换***，其特征在于，所述第二DC/DC变换器中的主电路为飞跨电容型的Cuk电路。
8.根据权利要求1至7任一项所述的光伏变换***，其特征在于，所述第一DC/DC变换器和所述第二DC/DC变换器中的主电路，均为三电平电路。
9.根据权利要求1至7任一项所述的光伏变换***，其特征在于，所述DC/AC变换器所接的所述第一DC/DC变换器和所述第二DC/DC变换器的个数相同，且所述第一DC/DC变换器和所述第二DC/DC变换器所接的光伏组串的个数相同。
10.根据权利要求1至7任一项所述的光伏变换***，其特征在于，所述DC/AC变换器的个数大于1时，各所述DC/AC变换器的交流侧并联连接。
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