一种光伏直流送出系统及光伏发电设备的制作方法

专利2025-05-02  22


本发明涉及光伏发电领域,特别涉及一种光伏直流送出系统及光伏发电设备。


背景技术:

1、光伏发电产生的电能需要接入电网,经电网输送到用电端。当前的电网主要有交流电网和直流电网两种形式。其中交流电网比较成熟,建设完善。而随着柔性直流输电网络的建设完成,对能够直接接入直流电网的光伏发电设备需求在不断提升。但当前普遍采用的交流光伏发电系统并不具备直流高压电网的接入能力,需专门设计能够接入直流高压电网的设备。

2、针对光伏直流送出的需求,当前技术领域普遍提出的技术方案是直流变压器方案,该方案依赖电力电子器件实现直流到直流的能量变换,普遍采用模块化多电平(modular multilevel converter, mmc)技术,随着直流母线电压的不断提高,需要越来越多的功率模块串并联实现,成本也随之提高,因此该方案实现成本较当前的交流并网系统大幅提高,不具备工程实施价值。

3、由上可得,如何实现光伏低成本接入直流高压电网是现在亟待解决的问题。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明的目的在于提供一种光伏直流送出系统及光伏发电设备,解决光伏接入直流高压电网成本高的问题。其具体方案如下:

2、为解决上述技术问题,本技术提供一种光伏直流送出系统,包括:逆变电路、多脉波变压器、整流电路、第一输出滤波电路;

3、所述逆变电路的输入端连接光伏直流电输出端,所述逆变电路的输出端连接所述多脉波变压器的低压三相输入端,用于将光伏直流电转换为低压三相交流电,并调控所述低压三相交流电的频率和幅值;

4、所述多脉波变压器的多组高压三相输出端与所述整流电路的多组输入端连接,用于将所述低压三相交流电升压,并输出多组具有相位差的高压三相交流电至所述整流电路;

5、所述整流电路的输出端连接所述第一输出滤波电路的输入端,用于将多组所述高压三相交流电整流为高压直流电;

6、所述第一输出滤波电路的输出端连接直流高压电网,用于对含交流分量的所述高压直流电进行滤波。

7、作为一种可选方案,所述逆变电路包括:控制系统、逆变器拓扑电路、第二输出滤波电路、三相开关;

8、所述控制系统与所述逆变拓扑电路连接,用于控制所述逆变器拓扑电路调节所述低压三相交流电的频率和幅值;

9、所述逆变器拓扑电路的输入端连接所述光伏直流电输出端,所述逆变器拓扑电路的输出端连接所述第二输出滤波电路的输入端;

10、所述三相开关的第一端连接所述第二输出滤波电路的输出端,所述三相开关的第二端连接所述多脉波变压器的低压三相输入端。

11、作为一种可选方案,所述多脉波变压器为m脉波变压器,其中m为12、18、24、30;当m=12时,采用一组三绕组变压器;

12、所述三绕组变压器的原边由一组低压侧三相绕组作为所述低压三相输入端,所述三绕组变压器的副边由m/6组高压侧三相绕组作为所述高压三相输出端;

13、m/6组所述高压侧三相绕组采用不同的接线方式。

14、作为一种可选方案,所述整流电路为不控整流电路,所述不控整流电路为串联的m/6个三相不控整流桥;

15、所述三相不控整流桥由六个二极管组成,分为上桥臂二极管和下桥臂二极管,每组三个;

16、所述上桥臂二极管的阴极连接所述第一输出滤波电路的正极,所述上桥臂二极管的阳极分别连接同一所述高压侧三相绕组输出的不同相;

17、所述下桥臂二极管的阳极连接所述第一输出滤波电路的负极,所述下桥臂二极管的阴极分别连接与所述上桥臂二极管相同的高压侧三相绕组输出的不同相;

18、m/6组所述高压侧三相绕组与m/6个所述三相不控整流桥一一对应。

19、作为一种可选方案,所述逆变电路还包括:第一电容,用于过滤所述光伏直流电中的杂波;

20、所述第一电容的第一端连接所述光伏直流电输出端的正极,所述第一电容的第二端连接所述光伏直流电输出端的负极。

21、作为一种可选方案,所述逆变器拓扑电路包括:第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管;

22、所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端串联,所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第一端串联,所述第五开关管的第二端与所述第六开关管的第一端串联;

23、所述第一开关管的第一端、所述第三开关管的第一端、所述第五开关管的第一端连接所述光伏直流电输出端的正极;

24、所述第二开关管的第二端、所述第四开关管的第二端、所述第六开关管的第二端连接所述光伏直流电输出端的负极。

25、作为一种可选方案,所述第二输出滤波电路包括:第二电容、第三电容、第四电容、第一电感、第二电感、第三电感;

26、所述第一电感的第一端连接所述第五开关管与所述第六开关管的公共端,所述第一电感的第二端连接所述第四电容的第二端;

27、所述第二电感的第一端连接所述第三开关管与所述第四开关管的公共端,所述第二电感的第二端连接所述第三电容的第二端;

28、所述第三电感的第一端连接所述第一开关管与所述第二开关管的公共端,所述第三电感的第二端连接所述第二电容的第二端;

29、所述第二电容的第一端、所述第三电容的第一端和所述第四电容的第一端相互连接。

30、作为一种可选方案,所述第一输出滤波电路包括:第四电感和第五电容;

31、所述第四电感的第一端连接所述第一输出滤波电路的正极输入端,所述第四电感的第二端和所述第五电容的第一端连接所述直流高压电网的正极作为所述第一输出滤波电路的正极输出端,与所述直流高压电网的正极相连;

32、所述第五电容的第二端连接所述第一输出滤波电路的负极输入端作为所述第一输出滤波电路的负极输出端,与所述直流高压电网的负极相连。

33、作为一种可选方案,所述低压三相交流电的频率大于或等于交流电网基波频率。

34、为解决上述技术问题,本技术还提供一种光伏发电设备,包括上述的光伏直流送出系统。

35、本技术提供的光伏直流送出系统包括:逆变电路、多脉波变压器、整流电路、第一输出滤波电路;逆变电路与光伏直流电输出端连接,可以将接收到的光伏直流电逆变为低压三相交流电,并通过逆变电路的输出端将上述低压三相交流电输入至多脉波变压器的低压三相输入端,该低压三相交流电的频率和幅值均由逆变电路调控;多脉波变压器可以将上述低压三相交流电升压,并输出多组具有相位差的高压三相交流电至整流电路,该多脉波变压器的高压三相输出端与整流电路的多组输入端一一连接;整流电路可以将其输入端输入的多组高压三相交流电整流为高压直流电,通过第一输出滤波电路对上述高压直流电中的交流分量进行滤波,并将滤波后的高压直流电输入至直流高压电网。由上可见,逆变电路可以控制所述低压三相交流电的频率大于或等于交流电网的基波频率,相对于采用电网电压频率为50hz的变压器,提高低压三相交流电的频率能够极大地减小变压器磁芯的体积和重量,因此多脉波变压器的体积、重量以及成本都可以大大降低。另外,采用多脉波变压器可以输出多组高压三相交流电,整流电路再将多组高压三相交流电整流为高压直流电可以在所述低压三相交流电的频率的基础上增大所述高压直流电所含交流分量的频率,减少了所述第一输出滤波电路中电感和电容的感量和容量,同时减少了电感和电容的体积、重量和成本。


技术特征:

1.一种光伏直流送出系统,其特征在于,包括:逆变电路、多脉波变压器、整流电路、第一输出滤波电路;

2.根据权利要求1所述的光伏直流送出系统,其特征在于,所述逆变电路包括:控制系统、逆变器拓扑电路、第二输出滤波电路、三相开关;

3.根据权利要求1所述的光伏直流送出系统,其特征在于,所述多脉波变压器为m脉波变压器,其中m为12、18、24或30;当m=12时,采用一组三绕组变压器;

4.根据权利要求3所述的光伏直流送出系统,其特征在于,所述整流电路为不控整流电路,所述不控整流电路为串联的m/6个三相不控整流桥;

5.根据权利要求2所述的光伏直流送出系统,其特征在于,所述逆变电路还包括:第一电容,用于过滤所述光伏直流电中的杂波;

6.根据权利要求2所述的光伏直流送出系统,其特征在于,所述逆变器拓扑电路包括:第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管;

7.根据权利要求6所述的光伏直流送出系统,其特征在于,所述第二输出滤波电路包括:第二电容、第三电容、第四电容、第一电感、第二电感、第三电感;

8.根据权利要求1所述的光伏直流送出系统,其特征在于,所述第一输出滤波电路包括:第四电感和第五电容;

9.根据权利要求2所述的光伏直流送出系统,其特征在于,所述低压三相交流电的频率大于或等于交流电网基波频率。

10.一种光伏发电设备,其特征在于,包括权利要求1至9任一项所述的光伏直流送出系统。


技术总结
本申请公开了一种光伏直流送出系统及光伏发电设备,应用于光伏发电领域,包括:逆变电路、多脉波变压器、整流电路、第一输出滤波电路;逆变电路将光伏直流电转换为低压三相交流电,并调控低压三相交流电的频率和幅值;多脉波变压器将低压三相交流电升压,并输出多组具有相位差的高压三相交流电至整流电路;整流电路将多组高压三相交流电整流为高压直流电;第一输出滤波电路对含交流分量的高压直流电进行滤波。本申请通过逆变电路调高低压三相交流电的频率,来减少多脉波变压器的体积和重量,多脉波变压器生成的多组具有相位差的高压三相交流电增大整流后高压直流电所含交流分量的频率,来减小用于滤波的电感和电容的体积,以降低整个系统的成本。

技术研发人员:王波,卢钢,章旌红
受保护的技术使用者:浙江日风电气股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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