[发明专利]太阳能发电设备

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术，特别涉及一种采用逆变技术对光伏电池组进行整合级联，输出电压达到几千伏以上，输出功率达到兆瓦级的太阳能发电设备。

背景技术

光伏发电(太阳能发电)技术已经被人类掌握，很多国家可以生产单晶硅、多晶硅以及其它薄膜光伏电池等，作为能量转换装置，将太阳能变成电能提供给用电设备。目前对于低电压、小容量的用电设备，可以将光伏电池进行必要的串并联形成光伏电池组，将光伏电池组的输出直接连接到用电设备的电源输入端，就可以使用了。对于需要交流电的用电设备，一般在光伏电池组与用电设备之间插入一个逆变器电路，逆变器电路将光伏电池组的直流电逆变成一定频率、一定电压规格的交流电如单相220V/50Hz，或者三相380V/50Hz，使交流用电设备可以正常工作，这个光伏电池组加逆变器电路就组成了光伏交流发电装置。它包括光伏电池组、逆变器电路以及隔离变压器，其中隔离变压器起到升压、隔离以及滤波的作用。

由于受到目前逆变器电路技术的限制，特别是逆变电桥中开关器件耐压的限制，现在的光伏交流发电装置的容量在几百瓦，几个千瓦至十几个千瓦的，输出电压小于1000V。其电路拓扑无法满足几千伏以上、兆瓦级的光伏发电系统的需要。

综上所述，现有光伏交流发电装置的缺点是：单机容量小，输出电压低，依赖变压器进行升压、隔离以及滤波，难以构成大容量、高电压、低谐波的光伏交流发电系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术的光伏发电装置，单机容量小，输出电压低；依赖于变压器进行升压、隔离以及滤波，难以构成大容量、高电压、低谐波发电装置缺点，提供一种计算机控制的逆变器级联组合构成的光伏发电设备，以提高发电设备的输出电压和输出功率。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，太阳能发电设备，包括光伏功率单元和计算机主控系统；所述光伏功率单元包括光伏电池组、逆变电桥、通讯及控制模块；所述逆变电桥控制端与通讯及控制模块连接，接收计算机主控系统输出的PWM信号，将光伏电池组输出的直流电转换成脉冲电流，并通过输出端U端口和V端口输出；其特征在于，N个光伏功率单元的U端口和V端口顺次串联组成光伏功率单元组，各通讯及控制模块与计算机主控系统连接；第一个光伏功率单元的U端口和最后一个光伏功率单元的V端口构成该光伏功率单元组的输出端，其输出波形为特定频率的正弦波；所述N≥2；

进一步的，所述光伏功率单元连接有旁路装置，所述旁路装置与通讯及控制模块连接，当所述光伏功率单元故障时使该光伏功率单元旁路；

进一步的，所述逆变电桥直流输入端连接有电流检测装置和电压检测装置，所述电流检测装置和电压检测装置均与通讯及控制模块连接；

具体的，所述逆变电桥可以由GTO、或者由IGBT、或者由IGCT、或者由GTR构成；

进一步的，所述光伏功率单元还包括稳压电路，所述稳压电路连接在光伏电池组输出端与逆变电桥之间；所述稳压电路与通讯及控制模块连接；

进一步的，所述光伏功率单元还包括蓄电装置，所述蓄电装置连接在稳压电路输出端；所述蓄电装置与通讯及控制模块连接；

进一步的，将3个输出波形具有特定相位关系的光伏功率单元组连接成Y型，输出三相交流电；

或者，将3个输出波形具有特定相位关系的光伏功率单元组连接成△型，输出三相交流电。

本发明的有益效果是，由于采用级联输出，突破了逆变电桥开关器件耐压的限制，能够不依赖变压器输出高电压，并且输出电压谐波失真低，输出功率大，运行可靠。

附图说明

图1、图2、图3、图4是四种结构不同的光伏功率单元示意图；

图5是实施例1的结构示意图；

图6是实施例2的结构示意图；

图7是实施例3的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。

逆变电桥级联技术在高压大功率变频器邻域应用非常普遍。逆变电桥作为变频器的功率单元，其输出电压和功率与变频器的输出电压和功率直接相关。为了提高变频器功率单元的输出电压和功率，可以将多个逆变电桥进行级联，通过计算机控制能够输出几十kV的正弦波交流电，对大功率交流设备进行控制，构成所谓的级联式高压大功率变频器。关于逆变电桥级联技术在变频器领域应用的详细介绍可以参见公开日1998年8月12日，公开号为CN1190278A的中国发明专利申请《无电网污染高压大功率变频器》。该专利基于来自电力网的稳定电源，通过逆变电桥级联输出频率可调的高电压正弦波交流电。其逆变电桥级联技术可以作为理解本发明的参考。