[发明专利]基于多绕组高频磁耦合系统的光伏微逆发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及光伏微型逆变器拓扑结构，特别是涉及一种基于多绕组高频磁耦合系统的光伏微逆发电系统。

背景技术

光伏逆变器作为光伏电池板发电并网过程中最重要的环节，其效率、成本、稳定性都是决定光伏行业能否蓬勃发展的重要因素。新型的并网逆变器拓扑可以提高太阳能利用效率，进而缩短成本回收周期，使得光伏逆变发电的大规模普及变得可能。

然而，在光伏逆变发电系统发电的过程中，由于每个光伏电池板安装不可避免的存在不同安装角度、不同面向角度，局部黑斑、阴影的影响，和污垢累计、老化程度、材料差异性等因素的影响造成的杂散参数的不同，从而导致光伏发电系统的各个光伏电池板的发电效率、最大功率点的不同。若采用集中式逆变的最大功率点跟踪，容易使光伏逆变发电系统失配导致整体输出功率的大幅度降低，甚至可能形成热斑导致光伏逆变发电系统中的组件受损。另一方面，光伏阵列不可避免的与地面之间存在分布电容，该电容在非隔离系统中会导致漏电流的产生，进而影响系统的安全性及电网的波形质量。

基于上述原因，采用工频进行隔离的分布式逆变器拓扑结构逐渐成为应用主流。虽然采用工频变压器的分布式逆变拓扑结构结构简单、抗冲击性能好，其也存在体积大、质量重、噪音高和效率低等缺点。

发明内容

本发明的目的是要提供一种基于多绕组高频磁耦合系统的光伏微逆发电系统，其能够允许对每个光伏电池板独立进行最大功率点跟踪。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于多绕组高频磁耦合系统的光伏微逆发电系统，包括并网系统、多个光伏电池板和一控制单元，其中

所述并网系统包括多个升压拓扑、多个母线电容、多个H桥逆变电路和一个多绕组变压器以及一个背靠背H桥逆变电路；所述光伏电池板的数量、所述升压拓扑的数量、所述母线电容的数量和所述H桥逆变电路的数量是一致的；

每个所述光伏电池板通过一个升压拓扑连接到一个母线电容；每个所述母线电容通过一个所述H桥逆变电路连接到多绕组变压器的一个原边绕组；所述多绕组变压器的副边绕组连接背靠背H桥逆变电路；

所述背靠背H桥逆变电路配置成其输出端与单相电网相连以进行并网，其包括与所述副边绕组连接的第一H桥逆变电路、与所述单相电网相连的第二H桥逆变电路和连接所述第一H桥逆变电路与所述第二H桥逆变电路的直流母线电容；

所述控制单元配置成与所述并网系统之间进行信息交互，以使多个所述母线电容的电压平衡和使所述直流母线电容的电压平衡以及使电网侧输入功率因数为1，并控制所述背靠背H桥逆变电路输出工频的交流电。

可选地，所述第二H桥逆变电路通过电感接入所述单相电网。

可选地，所述多绕组变压器为多原边单副边中、高频变压器。

可选地，所述并网系统进一步包括电压电流检测单元，其连接每个所述光伏电池板的输出端，以将计算所得的功率值传送给所述控制单元从而进行最大功率点跟踪。

可选地，所述并网系统进一步包括电压传感器，其连接所述母线电容两端，以把所述母线电容两端的电压信号检测出来并传送给所述控制单元，从而使所述控制单元调节相应的所述H桥逆变电路输出的方波的相位差，以实现功率流动。

可选地，每个所述H桥逆变电路中均具有四个开关器件。

可选地，所述控制单元包括：

模数采集模块，配置成接收所述电压电流检测单元和所述电压传感器输送的信号，并将其转化为数字信号；

开关量采集模块，配置成采集每个所述开关器件的故障信号；

数字信号微处理器，其包括电压平衡模块和脉宽调制生成模块；所述电压平衡模块配置成接收所述模数采集模块传送的数字信号并计算，以得出所述母线电容两端两端的电压与正常值之间的偏差；所述脉宽调制生成模块配置成根据所述偏差发出一脉宽调制控制脉冲信号和一辅助控制信号；所述数字信号微处理器还用于接收所述开关量采集模块传送的故障信号，以发出保护指令；

开关量输出模块，配置成接收所述数字信号微处理器传送的所述辅助控制信号和所述保护指令；

脉宽调制输出模块，配置成将所述脉宽调制控制脉冲信号输送给脉宽调制扩展模块；

所述脉宽调制扩展模块，配置成接收所述脉宽调制控制脉冲信号并对其进行再次扩展；