太陽能光伏三相微逆變器系統及提高其轉換效率的方法
2023-04-30 17:29:31
專利名稱：太陽能光伏三相微逆變器系統及提高其轉換效率的方法
技術領域：
本發明涉及太陽能光伏科技領域，具體來說，本發明涉及一種太陽能光伏三相微逆變器系統及提高其轉換效率的方法。
背景技術：
太陽能光伏系統逆變器最近趨向於分布式的微型逆變器(微逆變器)。微型逆變器對每個光伏組件提供最大功率點控制，從而使每個組件產生最大的能量，提高光伏系統的性能。微逆變器還產生低壓交流輸出，而不是中心式逆變器系統的高直流電壓，提高安全禾口效率。圖1是現有技術中的一個三相微逆變器的內部簡單框圖。如圖所示，該三相微逆變器101包含3個單相逆變電路102、3個直流端子和1個三相交流端子(未標示)。三相微逆變器101通過該直流端子與3個獨立的太陽能光伏組件103連接，且通過三相交流端子將3個單相逆變電路102連接三相交流電纜，分別連接到商業的三相交流電網104中的一個相。在圖1中，上述三相微逆變器101所包含的3個單相逆變器電路102 —般是相同的。每個單相逆變電路102都有1個直流輸入，每個三相微逆變器101於是通過三個直流端子與三個太陽能光伏組件103連接。每個單相逆變電路102還有1個單相交流輸出，分別與三相交流電網104中的零線N和一個火線L1、L2或L3連接。這樣，三個單相逆變電路 102就分別與一個三相交流電網104的火線Li/零線N、火線L2/零線N、火線L3/零線N連接。每個三相微逆變器101通過三相交流端子完成與三相交流電網104連接。如之前描述的，每個單相逆變電路102將相連的太陽能光伏組件103產生的交流電轉換為單相交流電， 由於分別與三相交流電網104的3個相相連，它們產生與三相交流電網104電壓相位匹配的交流電流。圖2是現有技術中的一個三相微逆變器連接三相交流電網的簡單示意圖。如圖所示，每個三相微逆變器101與三相交流電網104以同樣的方式相連接，各個三相微逆變器 101的交流輸出A、B、C分別連接到三相交流電網104的火線L1、L2、L3。圖3是現有技術中的一個三相微逆變器關閉轉換電路以提高轉換效率的簡單流程圖。其中，每個三相微逆變器101含三個單相逆變電路102，每個單相逆變電路102包含兩個交錯並聯的轉換電路Al、A2、Bi、B2、Cl、C2。則每個三相微逆變器101包含六個轉換電路A1、A2、B1、B2、C1、C2。每個單相逆變電路102功率高時兩路轉換電路都工作，而功率低時需要關閉1路轉換電路，只有1路轉換電路工作。比如一個三相微逆變器101滿功率為200W，在工作功率低於100W時，關閉1路轉換電路，只有1路轉換電路工作，這樣可以降低損耗。圖4是現有技術中的一個三相微逆變器關閉1路轉換電路以降低損耗的簡單示意圖。如圖所示，每個三相微逆變器101與三相交流電網104以同樣的方式相連接，如果以三個三相微逆變器101為一組構成一個三相微逆變器系統，則對於這個三相微逆變器系統，為600W。當系統工作功率低於P0/2，即300W時，為了電網104三相間的平衡，三個單相逆變電路102需要同時關閉1路轉換電路，比如A2、B2、C2，也就是說每一個三相微逆變器101總共需要關閉3路轉換電路，這樣在系統工作功率為300W時，功率比例為50%， 效率相當於單相逆變器的100W工作功率。在此之下，三個單相逆變電路102的效率下降和單相逆變電路102的單路工作情況相同。事實上，三相微逆變器的工作效率隨輸入功率變化，特別是在低功率時迅速下降。 對於太陽能光伏系統，環境特性決定了逆變器長時間工作在低功率狀態。那麼需要可以簡單地提高太陽能光伏三相微逆變器系統低功率時的轉換效率。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種太陽能光伏三相微逆變器系統及提高其轉換效率的方法，能夠簡單地提高其工作在低功率狀態時的轉換效率。為解決上述技術問題，本發明提供一種太陽能光伏三相微逆變器系統，包括多個三相微逆變器，其中每三個所述三相微逆變器為一組，與三相交流電網相連接； 每一個所述三相微逆變器包括三個單相逆變電路，每一個所述單相逆變電路包括兩路轉換電路，每一路所述轉換電路對應於所述三相交流電網中的一相；一組內的三個微逆變器中同一路轉換電路的交流輸出分別連接到所述三相交流電網的三相火線上。可選地，所述轉換電路是交錯並聯的。可選地，所述三相微逆變器還包括三個直流端子，所述三相微逆變器通過所述直流端子分別與三個獨立的太陽能光伏組件相連接。可選地，所述三相微逆變器還包括一個三相交流端子，所述三相微逆變器通過所述三相交流端子與所述三相交流電網相連接。可選地，所述三相微逆變器為分布式微逆變器。相應地，本發明還提供一種提高如上所述的太陽能光伏三相微逆變器系統轉換效率的方法，包括步驟以一組為單位，計算三相微逆變器的功率總和；判斷所述功率總和是否小於所述三相微逆變器的總功率的5/6 ；如果所述功率總和小於所述總功率的5/6，則產生控制信號，關閉每一個所述三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束；判斷所述功率總和是否小於所述三相微逆變器的總功率的4/6 ；如果所述功率總和小於所述總功率的4/6，則產生控制信號，再關閉每一個所述三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束；判斷所述功率總和是否小於所述三相微逆變器的總功率的3/6 ；如果所述功率總和小於所述總功率的3/6，則產生控制信號，再關閉每一個所述三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束；判斷所述功率總和是否小於所述三相微逆變器的總功率的2/6 ；如果所述功率總和小於所述總功率的2/6，則產生控制信號，再關閉每一個所述三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束；
判斷所述功率總和是否小於所述三相微逆變器的總功率的1/6 ；如果所述功率總和小於所述總功率的1/6，則產生控制信號，再關閉每一個所述三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束。可選地，所述轉換電路是交錯並聯的。可選地，所述三相微逆變器為分布式微逆變器。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明將3個三相微逆變器歸為1組，各含三個單相逆變電路，而每個單相逆變電路又包含兩路交錯並聯的轉換電路。一組三相微逆變器的交流輸出交錯連接，分別與三相交流電網的火線Li、L2、L3相連接，從而同組中每個三相微逆變器的同一路轉換電路各自對應三相Li、L2、L3中的一相，而同一組中三個三相微逆變器的同一路轉換電路分別連接了電網的三相。這樣，當功率總和由滿載下降時，每個三相逆變器可以逐次關閉相同的單路轉換電路，以提高轉換效率。相比於現有技術中的三相微逆變器系統在50%功率之上時為滿效率，之下下降， 本發明的三相微逆變器系統在16. 7%功率之上為滿效率，之下下降速度也更慢，從而本發明能夠簡單地提高其工作在低功率狀態時的轉換效率。
本發明的上述的以及其他的特徵、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中圖1是現有技術中的一個三相微逆變器的內部簡單框圖；圖2是現有技術中的一個三相微逆變器連接三相交流電網的簡單示意圖；圖3是現有技術中的一個三相微逆變器關閉轉換電路以提高轉換效率的簡單流程圖；圖4是現有技術中的一個三相微逆變器關閉1路轉換電路以降低損耗的簡單示意圖；圖5為本發明一個實施例的太陽能光伏三相微逆變器系統的簡單示意圖；圖6為本發明一個實施例的提高太陽能光伏三相微逆變器系統轉換效率的方法流程示意圖；圖7為本發明一個實施例的逐次關閉三相微逆變器的5路轉換電路以提高轉換效率的簡單示意圖；圖8為本發明一個實施例的太陽能光伏三相微逆變器系統和現有技術的太陽能光伏三相微逆變器系統的轉換效率與功率比例關係的對比曲線圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節以便於充分理解本發明，但是本發明顯然能夠以多種不同於此描述地其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下根據實際應用情況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本發明的保護範圍。圖5為本發明一個實施例的太陽能光伏三相微逆變器系統的簡單示意圖。如圖所示，該太陽能光伏三相微逆變器系統500包括多個三相微逆變器501，該三相微逆變器501 可以為分布式微逆變器。其中每三個三相微逆變器501為一組，通過三個直流端子(未標示)分別與三個獨立的太陽能光伏組件(未圖示)相連接，並且通過一個三相交流端子(未標示)與三相交流電網504相連接。每一個三相微逆變器501包括三個單相逆變電路502， 每一個單相逆變電路502又包括兩路可以為交錯並聯的轉換電路A1、A2 ；BUB2 ；C1、C2。如圖所示，三個三相微逆變器501的三個交流輸出A分別接三相交流電網504中的一根火線 L1、L2、L3。類似地，交流輸出B和C也分別接三相交流電網504中的一根火線L1、L2、L3。 這樣，該太陽能光伏三相微逆變器系統500中每一路轉換電路A1、A2 ；BUB2 ；C1、C2對應於三相交流電網504中的一相L1、L2、L3。一組內的三個微逆變器501中同一路轉換電路Al、 A2 ；Bi、B2 ；Cl、C2的交流輸出分別連接到三相交流電網504的三相火線Li、L2、L3上。比如，圖中最左側的三相微逆變器501的轉換電路C2接火線L3，中間的三相微逆變器501的轉換電路C2接火線Li，而最右側的三相微逆變器501的轉換電路C2接火線L2。圖6為本發明一個實施例的提高上述太陽能光伏三相微逆變器系統轉換效率的方法流程示意圖。該太陽能光伏三相微逆變器系統可以是圖5中所示的本發明一個實施例的太陽能光伏三相微逆變器系統。在該太陽能光伏三相微逆變器系統501中，該三相微逆變器501可以為分布式微逆變器，各個單相逆變電路502中的轉換電路Al、A2 ；BUB2 ；Cl、 C2可以是交錯並聯的。如圖6所示，該方法流程可以包括執行步驟S601，以系統中每三個三相微逆變器為一組，計算該些三相微逆變器的功率總和；執行步驟S602，判斷功率總和是否小於三相微逆變器的總功率的5/6 ；執行步驟S603，如果功率總和小於總功率的5/6，則產生控制信號，關閉每一個三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束；執行步驟S604，判斷功率總和是否小於三相微逆變器的總功率的4/6 ；執行步驟S605，如果功率總和小於總功率的4/6，則產生控制信號，再關閉每一個三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束；執行步驟S606，判斷功率總和是否小於三相微逆變器的總功率的3/6 ；執行步驟S607，如果功率總和小於總功率的3/6，則產生控制信號，再關閉每一個三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束；執行步驟S608，判斷功率總和是否小於三相微逆變器的總功率的2/6 ；執行步驟S609，如果功率總和小於總功率的2/6，則產生控制信號，再關閉每一個三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束；執行步驟S610，判斷功率總和是否小於三相微逆變器的總功率的1/6 ；執行步驟S611，如果功率總和小於總功率的1/6，則產生控制信號，再關閉每一個三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束。由此可見，在太陽能光伏三相微逆變器系統功率總和下降時，每個三相微逆變器中相同的單路轉換電路可以逐次關閉。如功率總和低於5P0/6時(P0為該太陽能光伏三相微逆變器系統的滿功率或總功率)，關閉所有的轉換電路C2 ；功率總和低於4P0/6時，關閉所有的轉換電路Cl ；功率總和低於3P0/6時，關閉所有的轉換電路B2 ；功率總和低於2P0/6時，關閉所有的轉換電路Bl ；功率總和低於P0/6時，關閉所有的轉換電路A2。最後獲得如圖7所示的情況。圖7為本發明一個實施例的逐次關閉三相微逆變器的5路轉換電路以提高轉換效率的簡單示意圖。如圖所示，對於本發明，當每個三相微逆變器501隻剩下轉換電路Al工作時，三相微逆變器501的功率則由例如600W降為100W，這時和單相逆變電路的單路工作情況相同，也和現有技術中三相微逆變器101關閉三路轉換電路的情況相同。也就是說，功率為100W/600W = 16. 7%時，其效率和現有技術功率50%時的效率相同。下表為本發明一個實施例的太陽能光伏三相微逆變器系統和現有技術的太陽能光伏三相微逆變器系統的轉換效率與功率比例關係的對比(在此為便於比較，假設現有技術和本發明的總功率皆為600W)
現有技術本發明總功率po600600單路功率Pi功率比例3P1/P功率比例P1/P轉換效率10050. 0%16. 7%15025. 0%8. 3%0. 993015. 0%5. 0%0. 952010. 0%3. 3%0. 9105. 0%1. 7%0. 852. 5%0. 8%0. 7圖8為本發明一個實施例的太陽能光伏三相微逆變器系統和現有技術的太陽能光伏三相微逆變器系統的轉換效率與功率比例關係的對比曲線圖。由於以上描述的原因， 本發明的太陽能光伏三相微逆變器系統在低功率時的轉換效率大大提高了。對於現有技術中的三相微逆變器系統，由於每次交錯並聯關斷一路轉換電路時， 是三相同時關斷一路轉換電路，也就是總共關斷6路轉換電路中的3路。假設該單路轉換電路的功率為P1，總功率為P0，則功率比例為3P1/P0。而對於本發明的三相微逆變器系統500，由於每次可以只是關斷三相6路轉換電路中的一路，直到只剩1路轉換電路，假設該單路轉換電路的功率為P1，總功率為P0，則功率比例為P1/P0。另外，在此需要聲明的是，在上述實施例中，皆以兩路轉換電路交錯並聯為例，但事實上多路轉換電路也是可以的。本發明將3個三相微逆變器歸為1組，各含三個單相逆變電路，而每個單相逆變電路又包含兩路交錯並聯的轉換電路。一組三相微逆變器的交流輸出交錯連接，分別與三相交流電網的火線Li、L2、L3相連接，從而同組中每個三相微逆變器的同一路轉換電路各自對應三相Li、L2、L3中的一相，而同一組中三個三相微逆變器的同一路轉換電路分別連接了電網的三相。這樣，當功率總和由滿載下降時，每個三相逆變器可以逐次關閉相同的單路轉換電路，以提高轉換效率。相比於現有技術中的三相微逆變器系統在50%功率之上時為滿效率，之下下降， 本發明的三相微逆變器系統在16. 7%功率之上為滿效率，之下下降速度也更慢，從而本發明能夠簡單地提高其工作在低功率狀態時的轉換效率。本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發明權利要求所界定的保護範圍之內。
權利要求
1.一種太陽能光伏三相微逆變器系統，包括多個三相微逆變器，其中每三個所述三相微逆變器為一組，與三相交流電網相連接；每一個所述三相微逆變器包括三個單相逆變電路，每一個所述單相逆變電路包括兩路轉換電路，每一路所述轉換電路對應於所述三相交流電網中的一相；一組內的三個微逆變器中同一路轉換電路的交流輸出分別連接到所述三相交流電網的三相火線上。
2.根據權利要求1所述的太陽能光伏三相微逆變器系統，其特徵在於，所述轉換電路是交錯並聯的。
3.根據權利要求1所述的太陽能光伏三相微逆變器系統，其特徵在於，所述三相微逆變器還包括三個直流端子，所述三相微逆變器通過所述直流端子分別與三個獨立的太陽能光伏組件相連接。
4.根據權利要求3所述的太陽能光伏三相微逆變器系統，其特徵在於，所述三相微逆變器還包括一個三相交流端子，所述三相微逆變器通過所述三相交流端子與所述三相交流電網相連接。
5.根據權利要求1所述的太陽能光伏三相微逆變器系統，其特徵在於，所述三相微逆變器為分布式微逆變器。
6.一種提高上述權利要求1至5中任一項所述的太陽能光伏三相微逆變器系統轉換效率的方法，包括步驟以一組為單位，計算三相微逆變器的功率總和； 判斷所述功率總和是否小於所述三相微逆變器的總功率的5/6 ； 如果所述功率總和小於所述總功率的5/6，則產生控制信號，關閉每一個所述三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束；判斷所述功率總和是否小於所述三相微逆變器的總功率的4/6 ； 如果所述功率總和小於所述總功率的4/6，則產生控制信號，再關閉每一個所述三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束；判斷所述功率總和是否小於所述三相微逆變器的總功率的3/6 ； 如果所述功率總和小於所述總功率的3/6，則產生控制信號，再關閉每一個所述三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束；判斷所述功率總和是否小於所述三相微逆變器的總功率的2/6 ； 如果所述功率總和小於所述總功率的2/6，則產生控制信號，再關閉每一個所述三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束；判斷所述功率總和是否小於所述三相微逆變器的總功率的1/6 ； 如果所述功率總和小於所述總功率的1/6，則產生控制信號，再關閉每一個所述三相微逆變器中的同一路轉換電路，否則結束。
7.根據權利要求6所述的提高太陽能光伏三相微逆變器系統轉換效率的方法，其特徵在於，所述轉換電路是交錯並聯的。
8.根據權利要求6所述的提高太陽能光伏三相微逆變器系統轉換效率的方法，其特徵在於，所述三相微逆變器為分布式微逆變器。
全文摘要
本發明提供一種太陽能光伏三相微逆變器系統，包括多個三相微逆變器，其中每三個三相微逆變器為一組，與三相交流電網相連接；每一個三相微逆變器包括三個單相逆變電路，每一個單相逆變電路包括兩路轉換電路，每一路轉換電路對應於三相交流電網中的一相；一組內的三個微逆變器中同一路轉換電路的交流輸出分別連接到三相交流電網的三相火線上。相應地，本發明還提供一種提高太陽能光伏三相微逆變器系統轉換效率的方法。本發明將3個三相微逆變器歸為1組，三相微逆變器的交流輸出交錯連接，分別與三相交流電網的火線L1、L2、L3相連接。當功率總和由滿載下降時，每個三相逆變器逐次關閉相同的單路轉換電路，以提高低功率狀態時的轉換效率。
文檔編號H02M7/42GK102255536SQ201110201198
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月18日 優先權日2011年7月18日
發明者周懂明, 羅宇浩 申請人:浙江昱能光伏科技集成有限公司