[发明专利]高效光伏发电系统

说明书

本发明公开了一种高效光伏发电系统，包括光伏阵列，电感L，电力电子启动装置，电力变换器，电网或者负载。光伏阵列的正极和电感L的一端相连接；电感L的另一端和电力电子启动装置正极端共接于电力变换器的正极端；电力电子启动装置的负极端和电力变换器的负极端共接于光伏列阵的负极；电力变换器将直流电转换成交流电后与电网或负载相连接。由于现有的光伏发电系统都是利用二极管来防止电流从电力变换器倒流到光伏阵列，而二极管导通时存在一定的压降，会降低光伏发电系统的效率，所以本发明提出利用电感和电力电子启动装置来代替光伏阵列输出端的二极管，克服了由于二极管存在的功率损耗问题，提高了整个光伏发电系统的效率。

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种高效光伏发电系统。

技术背景

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转化成电能的一种技术。现有的光伏发电系统如附图1所示，光伏列阵将太阳能转化成直流电后接入电力变换器，电力变换器将直流电逆变成交流电供给电网或交流负载。其中，为了防止电流从电力变换器流向光伏阵列，需要在光伏阵列的输出端串联一个二极管。然而，串联二极管存在一定的通态压降，会带来电力损耗，不利于提高光伏发电系统的效率。

假设一个光伏发电系统中光伏列阵的输出功率为2000W，其中输出电压20V，输出电流为100A，在光伏列阵输出所串联二极管的压降为1V，那么在二极管上消耗的功率为100W，即在光伏发电的电量输送到电力变换器前已经减少了5％的电量，这不利于光伏发电系统的高效化；同时，由于二极管在使用过程中消耗功率并发热，这不利于系统的稳定性和使用寿命并且在解决散热问题的同时又会额外增加了整个系统的成本。

因此有必要提出一种高效光伏发电系统来克服上述问题。

发明内容

本发明的高效光伏发电系统，其特征在于，该光伏发电系统包括光伏阵列，电感L，电力电子启动装置，电力变换器和电网或负载。

光伏阵列的正极和电感L的一端相接；电感的另一端和电力电子启动装置正极端共接于电力变换器的正极端；电力电子启动装置的负极端和电力变换器的负极端共接于光伏阵列列阵的负极；电力变换器将直流电转换成交流电后与电网或负载相连接。其中所述电力电子启动装置可以在电力变换器中实现；所述电感可以由多个电感串联或并联形成；所述光伏阵列可以用单个光伏组件代替。

在现有的光伏发电系统中，光伏阵列输出端都需要串联二极管，二极管导通时存在通态压降，会消耗功率并发热，从而降低了整个光伏发电系统的效率。此外，二极管的发热不利于系统的稳定性和使用寿命，散热问题的解决也会增加整个系统的成本。而本发明的高效光伏发电系统利用电感和电力电子启动装置代替了光伏阵列输出端的二极管，克服了二极管产生的压降问题，提高了整个光伏发电系统的效率、稳定性和使用寿命，并降低了系统成本。

高效光伏发电系统的结构图如附图2所示，其工作原理为：

光伏阵列把光能转换成了直流电，直流电通过电感后流入电力变换器，电力变换器直流电逆变成交流电供给电网或负载。其中电力电子启动装置S的控制信号和电感的电流波形如附图3所示。在一个控制周期内其工作过程分为两个阶段：

阶段1：电力电子启动装置S闭合，光伏阵列迅速为电感L充电，电感L上的电流I_L迅速上升，其中I_L＞0。阶段1结束时，电流I_L上升到最大。

阶段2：电力电子启动装置S断开，电流I_L开始下降，此时电力变换器开始工作，电力变换器工作使得电感电流I_L始终＞0。电路工作时，电感L的输出电流始终大于零，防止了电流反向流入光伏阵列的情况。

本发明的作用效果在于通过采用电感及其配套的电力电子启动装置来代替二极管，因为电感的功率损耗比二极管小很多，所以高效光伏发电系统能明显提高光伏发电系统的效率。