CN217427686U - 一种逆变器及光伏发电*** - Google Patents

Abstract

本申请提供一种逆变器及光伏发电***，该逆变器中，逆变电路的直流侧设置有n个支路，各支路并联连接至逆变电路的直流母线，该逆变电路受控于控制单元；而且，其逆变电路的交流侧保留了相应的交流电流传感器，但其直流母线上不配置电流传感器，也即至少节省了现有技术中的直流母线电流传感器，进而节约了器件成本。

Description

一种逆变器及光伏发电***

技术领域

本申请涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种逆变器及光伏发电***。

背景技术

当前光伏发电***中的逆变器，主要包括逆变电路与控制单元；并网运行时，控制单元为了实现对于逆变电路的控制、故障诊断和保护等各个功能，需要通过相应的传感器获取逆变电路两侧各处的电压电流参数。

图1所示为直流侧具有n个支路的光伏逆变器，其控制单元为了获取相应位置的电流，需要配备的电流传感器包括：设置在逆变电路交流侧的交流电流传感器TAn+2和TAn+3，设置在逆变电路直流母线(具体是直流母线正极BUS+)上的直流母线电流传感器TAn+1，以及，设置在逆变电路直流侧各支路上的支路电流传感器TA1～TAn。

由图1可以看出，当前多支路逆变器中的电流传感器数量较多，器件成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种逆变器及光伏发电***，以降低器件成本。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本申请第一方面提供一种一种逆变器，包括：逆变电路和控制单元；其中，

所述逆变电路的直流侧设置有n个支路，各所述支路并联连接至所述逆变电路的直流母线，n为正整数；

所述逆变电路的交流侧配置有相应的交流电流传感器，所述交流电流传感器的输出端连接至所述控制单元的相应采集端；

所述直流母线上不配置电流传感器；

所述逆变电路受控于所述控制单元。

可选的，各所述支路上均不配置相应的电流传感器；

所述控制单元分别与各所述支路外接的汇流箱通信连接，以接收各所述汇流箱的电流采集数据。

可选的，所述控制单元执行最大功率点跟踪MPPT控制算法的反馈信号包括：所述逆变电路的直流母线电压和交流功率。

可选的，各所述支路上分别配置有相应的支路电流传感器，所述支路电流传感器的输出端连接至所述控制单元的相应采集端。

可选的，所述控制单元执行MPPT控制算法的反馈信号包括：

所述逆变电路的直流母线电压和交流功率；或者，

所述逆变电路的直流母线电压和直流母线电流。

可选的，所述逆变电路为三相逆变电路时，其交流侧的至少两相上分别配置有相应的交流电流传感器。

可选的，各所述支路并联连接后，通过直流断路器连接至所述直流母线；

所述直流断路器受控于所述控制单元。

本申请第二方面提供了一种光伏发电***，包括：至少一个如上述第一方面任一种所述的逆变器及其直流侧所接的n个汇流箱；n为正整数；

所述逆变器直流侧的各支路分别连接各自对应的所述汇流箱；

所述逆变器的交流侧通过变压器连接电网。

可选的，所述汇流箱中包括：m个子路，m为正整数；

各所述子路的输入端分别连接相应的光伏组串；

各所述子路的输出端并联连接后，连接至相应的所述支路。

可选的，所述汇流箱中还包括：可控开关；

各所述子路的输出端并联连接后，通过所述可控开关，连接至相应的所述支路。

可选的，所述汇流箱中还包括：采集单元，以及，设置于各所述子路上的子路电流传感器；

所述采集单元的输入端与各所述子路电流传感器的输出端相连；

所述采集单元的输出端与所述逆变器中的控制单元通信连接。

本申请提供的逆变器，其逆变电路的直流侧设置有n个支路，各支路并联连接至逆变电路的直流母线，该逆变电路受控于控制单元；而且，其逆变电路的交流侧保留了相应的交流电流传感器，但其直流母线上不配置电流传感器，也即至少节省了现有技术中的直流母线电流传感器，进而节约了器件成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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所需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申请的实施例，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。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为现有技术提供的逆变器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的逆变器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的逆变器的另一结构示意图；

图4为本申请实施例提供的光伏发电***的部分结构示意图；

图5为本申请实施例提供的光伏发电***的另一种部分结构示意图；

图6为本申请实施例提供的光伏发电***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本实施例提供一种逆变器，以降低器件成本。

如图2所示，该逆变器包括：逆变电路101和控制单元102；其中，

逆变电路101的直流侧设置有n个支路，各支路均包括正极支路和负极支路(如图2中所示的：支路1+和支路1-，支路2+和支路2-，…，支路n+和支路n-)，n为正整数；各支路并联连接至逆变电路101的直流母线(包括图2中的所示的直流母线正极BUS+和直流母线负极BUS-)，实际应用中，各支路并联连接后，可以通过相应的直流断路器(如图2中所示的K1和K2)连接至该直流母线，该直流断路器受控于控制单元102，在逆变器并网时该直流断路器是受控处于闭合状态的，在故障保护时该直流断路器可以是断开状态的。

逆变电路101的交流侧配置有相应的交流电流传感器，该交流电流传感器的输出端连接至控制单元102的相应采集端，进而该控制单元102能够获取逆变电路101的交流电流。当逆变电路101为三相逆变电路101时，其交流侧的至少两相上分别配置有相应的交流电流传感器(如图2中所示的TAn+2和TAn+3)；实际应用中，也不排除三相上分别配置有相应的交流电流传感器(未进行图示)的情况，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

该逆变器内部的大部分结构设置均可以参见现有技术，比如其逆变电路101两侧会分别配置有相应的电压传感器，以使该控制单元102能够获取其直流母线电压和交流电压；但与图1所示现有技术不同的是，本实施例中的逆变器中，其直流母线上不配置电流传感器，也即省略了图1中的直流母线电流传感器TAn+1，进而节约了器件成本。

逆变电路101受控于控制单元102。实际应用中，该控制单元102可以根据获取到的交流电流计算交流功率，并依据该交流功率与直流母线电压进行MPPT(MaximumPowerPoint Tracking，最大功率点跟踪)控制。

实际应用中，图1所示现有技术中的支路电流传感器TA1～TAn可以省略(如图2中所示)，或者也可以保留(如图3中所示)，其分别设置在逆变电路101的直流侧各支路上，具体是各正极支路上；视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

本实施例提供的该逆变器，其逆变电路101的交流侧保留了相应的交流电流传感器，但其直流母线上不配置电流传感器，也即至少节省了现有技术中的直流母线电流传感器，进而节约了器件成本。

在光伏发电***中，一个逆变器通常会接入多个光伏组串，各光伏组串内串联有至少一个光伏组件；而且，为了实现更多光伏组串的接入，通常会以该逆变器的各支路分别通过相应的汇流箱去并入多个光伏组串。所以，实际应用中，可以根据逆变器前端配备的汇流箱类型，来配置该逆变器内部的电流传感器。具体的可选方式可以有：

(1)逆变器前端配备汇流箱具备监控功能的情况下，可以进一步省略图1所示现有技术中的支路电流传感器TA1～TAn。

也即，如图2和图4中所示，该逆变器直流侧的各支路上也均不配置相应的电流传感器。

此时，由于汇流箱具备监控功能，所以其内部的采集单元可以采集各路光伏组串(如图4中所示的PV11、PV12、…、PV1n)的电流IPV11、IPV12、…、IPV1n。

该控制单元102分别与各支路外接的汇流箱(图4中仅示出了支路1所接的汇流箱1)通信连接，以接收各汇流箱的电流采集数据。进而，控制单元102可以计算得到该逆变器中支路1的电流为I1＝IPV11+IPV12+…+IPV1n；根据每台汇流箱采集单元上传的数据，控制单元102可以得到逆变器各个支路的电流以及直流母线电流，进而可以据其判断逆变器各支路的工作状态及计算直流功率等。也即，去除图1中的支路电流传感器TA1～TAn，逆变器控制单元102可以通过与汇流箱的通讯，采集汇流箱接入各路光伏组串的电流信息，加权即可得到逆变器的支路电流和直流母线电流。

考虑到汇流箱接入的数量及与逆变器之间的通讯延迟，控制单元102可以利用直流母线电压和逆变器交流功率进行MPPT控制，也即，该控制单元102执行MPPT控制算法的反馈信号包括：逆变电路101的直流母线电压和交流功率。

本实现方式中，根据逆变器前端配备的汇流箱类型，可以去除各个支路上的支路电流传感器和直流母线电流传感器，即省略了大部分电流传感器，仅保留交流电流传感器即可，明显降低了逆变器的器件成本。

(2)逆变器前端配备的汇流箱仅具备光伏组件汇流功能、不具备监控功能的情况下，仅省略图1所示现有技术中的直流母线电流传感器TAn+1。

也即如图3和图5中所示，该逆变器的各支路上分别配置有相应的支路电流传感器TA1～TAn，各支路电流传感器TA1～TAn的输出端连接至控制单元102的相应采集端。

此时，控制单元102可以直接通过硬件采集直接获取逆变器中各支路的电流，进而可以据其判断各路光伏组串和汇流箱的工作状态，并可以加权得到直流母线电流。

而且，控制单元102可以直接通过直流母线电压和直流母线电流进行MPPT控制，或者也可以根据直流母线电压和交流功率进行MPPT控制。也即，该控制单元102执行MPPT控制算法的反馈信号，可以包括：逆变电路101的直流母线电压和交流功率；或者，也可以包括：逆变电路101的直流母线电压和直流母线电流。视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

该实现方式中，虽然保留了各个支路上的支路电流传感器，但仍然可以去除直流母线电流传感器，也能降低逆变器的器件成本。

本实用新型另一实施例还提供了一种光伏发电***，其如图6所示，具体包括：至少一个如上述任一实施例所述的逆变器10及其直流侧所接的n个汇流箱(如图6中所示的汇流箱1、汇流箱2、…、汇流箱n)20；n为正整数；其中：

该逆变器10的结构及原理参见上述实施例即可，此处不再一赘述。

该逆变器10直流侧的各支路分别连接各自对应的汇流箱20；该逆变器10的交流侧通过变压器连接电网。

实际应用中，该汇流箱20可以如图5中所示，具体包括：m个子路，m为正整数；其中：各子路的输入端分别连接相应的光伏组串(如图5中所示的PV11、PV12、…、PV1n)；各子路的输出端并联连接后，连接至相应的支路。

当逆变器10接入图5所示的汇流箱20时，因汇流箱20仅仅是对各路光伏组串进行汇流，此时只能去除现有逆变器中的直流母线电流传感器，但也可以降低***成本。逆变器10中的控制单元102采集逆变器10的各个支路电流判断每个支路及接入汇流箱20的工作状态，并计算直流母线电流，控制单元102可以通过直流母线电压和直流母线电流进行MPPT控制，或者也可以通过直流母线电压和交流功率进行MPPT控制。

实际应用中，该汇流箱20中还包括：可控开关(如图5中所示的K3和K4)；各子路的输出端并联连接后，通过该可控开关，连接至相应的支路。

或者，该汇流箱20也可以如图4中所示，即在上述结构的基础上还包括：采集单元，以及，设置于各子路上的子路电流传感器TA1～TAn；该采集单元的输入端与各子路电流传感器TA1～TAn的输出端相连；采集单元的输出端与逆变器10中的控制单元102通信连接。

在图4所示的光伏发电***中，逆变器10具有n个支路，每个支路前端分别连接一个相应的汇流箱20。当图2所示的逆变器10接入图4中所示的汇流箱20时，汇流箱20的采集单元能够检测每路光伏组串的电流，采集单元和逆变器10的控制单元102之间实时通讯，此时即可去除现有逆变器中的各支路电流传感器和直流母线电流传感器，可以较大程度的降低光伏电站***成本。此时，控制单元102可以计算得到该逆变器10中支路1的电流为I1＝IPV11+IPV12+…+IPV1n；其他支路的电流计算与此类似，不再赘述。也即，根据每台汇流箱20采集单元上传的数据，控制单元102可以得到逆变器10各个支路的电流以及直流母线电流，进而可以据其判断逆变器10各支路的工作状态及计算直流功率等。考虑到汇流箱20接入的数量及与逆变器10之间的通讯延迟，控制单元102可以利用直流母线电压和逆变器10交流功率进行MPPT控制。

本说明书中的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实用新型的范围。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (11)

1.一种逆变器，其特征在于，包括：逆变电路和控制单元；其中，

所述逆变电路的直流侧设置有n个支路，各所述支路并联连接至所述逆变电路的直流母线，n为正整数；

所述逆变电路的交流侧配置有相应的交流电流传感器，所述交流电流传感器的输出端连接至所述控制单元的相应采集端；

所述直流母线上不配置电流传感器；

所述逆变电路受控于所述控制单元。

2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，各所述支路上均不配置相应的电流传感器；

所述控制单元分别与各所述支路外接的汇流箱通信连接，以接收各所述汇流箱的电流采集数据。

3.根据权利要求2所述的逆变器，其特征在于，所述控制单元执行最大功率点跟踪MPPT控制算法的反馈信号包括：所述逆变电路的直流母线电压和交流功率。

4.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，各所述支路上分别配置有相应的支路电流传感器，所述支路电流传感器的输出端连接至所述控制单元的相应采集端。

5.根据权利要求4所述的逆变器，其特征在于，所述控制单元执行MPPT控制算法的反馈信号包括：

所述逆变电路的直流母线电压和交流功率；或者，

所述逆变电路的直流母线电压和直流母线电流。

6.根据权利要求1至5任一项所述的逆变器，其特征在于，所述逆变电路为三相逆变电路时，其交流侧的至少两相上分别配置有相应的交流电流传感器。

7.根据权利要求1至5任一项所述的逆变器，其特征在于，各所述支路并联连接后，通过直流断路器连接至所述直流母线；

所述直流断路器受控于所述控制单元。

8.一种光伏发电***，其特征在于，包括：至少一个如权利要求1至7任一项所述的逆变器及其直流侧所接的n个汇流箱；n为正整数；

所述逆变器直流侧的各支路分别连接各自对应的所述汇流箱；

所述逆变器的交流侧通过变压器连接电网。

9.根据权利要求8所述光伏发电***，其特征在于，所述汇流箱中包括：m个子路，m为正整数；

各所述子路的输入端分别连接相应的光伏组串；

各所述子路的输出端并联连接后，连接至相应的所述支路。

10.根据权利要求9所述光伏发电***，其特征在于，所述汇流箱中还包括：可控开关；

各所述子路的输出端并联连接后，通过所述可控开关，连接至相应的所述支路。

11.根据权利要求9或10所述光伏发电***，其特征在于，所述汇流箱中还包括：采集单元，以及，设置于各所述子路上的子路电流传感器；

所述采集单元的输入端与各所述子路电流传感器的输出端相连；

所述采集单元的输出端与所述逆变器中的控制单元通信连接。

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