[发明专利]复合型光伏逆变器及其控制方法

说明书

本发明公开了复合型光伏逆变器，包括DC‑DC升压变换模块和DC‑AC逆变模块以及三端口电路，三端口电路包括第一端口、第二端口与第三端口，第一端口用于与光伏阵列中的第一光伏组件串组连接，第二端口为所述DC‑DC升压变换模块的输入端口，用于与光伏阵列的第二光伏组件串组连接，第三端口为所述DC‑AC逆变模块的输入端口；复合型光伏逆变器还设有第二控制模块；在DC‑DC升压变换模块上并联一个旁路二极管或继电器；第二控制模块DC‑DC子控制模块的控制模式包括升压补偿模式与旁路模式两种工作模式。本发明能够使光伏阵列在复杂的分布式光伏电站场景下整体效率最大化，不但降低成本同时解决了组件级与组串级的失配问题。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种复合型光伏逆变器及其控制方法。

背景技术

光伏逆变器是将太阳能板产生的直流电(DC)转换为交流电(AC)的器件，其中MPPT是逆变器最重要功能。光伏电站工作过程中浮云、树荫、灰尘等均会影响输出功率，MPPT此时可发挥作用找出最大功率点。逆变器形式多样，目前市场以集中式逆变器和组串式逆变器为主，其中集中式逆变器具有成本较低，转换效率高的优势，适用于各类无遮挡失配比较小的光伏电站。

光伏功率优化器的引入可以使每个组件可以单独实现MPPT。其中Buck型功率优化器具有结构简单、成本低、转换效率高的优势，能够解决光伏电站中由于组件本身、污秽不均、阴影不均等原因引起组件级别的失配问题，很好的弥补集中式逆变器的MPPT路数少的缺陷。然而Buck型功率优化器为降压型功率优化器，其缺点是不能升压，发生失配的光伏组件为了维持优化器输出电流与组串的电流一致，将降低其输出电压。若是多路串并联的Buck型功率优化器结构接入集中式光伏逆变器的光伏系统，只有其中个别光伏组件发生组件本身、污秽不均、阴影不均等原因引起组件级别的失配问题，引起的问题不大，多路串并联的Buck型功率优化器系统可以通过协同调节集中式光伏逆变器的母线电压，维持系统在一个较高的效率运行；然而分布式光伏项目的建设地条件一般相对于大型地面光伏电站要复杂一些，需要考虑的可能产生遮挡的物体会更多一些，除了一些屋顶上自身的楼梯间、女儿墙等之外，还有屋顶的通风、机电设施会对光伏发电造成影响。当多路串并联的Buck型功率优化器系统其中某个串发生较大面积的遮挡，会引起并联组串间的失配，组串级失配是指发生在并联的组串之间，由于组件级失配导致各组串的输出特性不一致的情况，其中发生较大面积的遮挡的组串Buck型功率优化器为了维持组串的输出电流的一致，连接在发生遮挡的光伏组件的功率优化器将进行降压升流，这样该组串的输出电压将与其他组串之间出现较大的电压失配，该组串会拉低整个并联的多路组串的共同输出电压，使其他为未发生大面积遮挡的组串的Buck型功率优化器的电压转换比(占空比)远离1，使光伏系统的整体效率降低。

组串式光伏逆变器以两级式并网逆变器形式为主，前级升压电路和后级逆变电路，前级采用模块化设计，每个或数个光伏组件串对应一个MPPT升压模块，因而具有组串级的最大功率跟踪功能，后级逆变电路，把直流逆变成交流并网，其优点是不受组串间模块差异，和阴影遮挡的影响，然而相对于集中式光伏逆变器成本较高，转换效率偏低。

组串式两级光伏并网逆变器分为前级升压电路和后级逆变电路，中间一般用较大的电解电容作为母线电容将两级连接起来，同时起到了能量缓冲和解耦前级升压电路对后级逆变控制影响的作用。当光伏电池低电压输出时，前级升压电路使得母线电容上电压升高从而达到后级逆变并网的最低电压要求。当光伏电池高电压输出时，前级升压电路停止工作，电流直接通过升压电感和二极管到母线上，这样前级电路的损耗有二极管导通损耗和电感电阻损耗因此未发生大面积遮挡的光伏组件串也安装前级升压电路不但会增加系统的成本亦会降低系统的效率。