[实用新型]光伏微逆变器系统及其控制装置

说明书

本实用新型公开了一种光伏微逆变器系统及其控制装置，光伏微逆变器系统，包括至少一个逆变器单元及集中控制单元；所述逆变器单元包括多个光伏组件；每个所述光伏组件接一微逆变器；所有的微逆变器级联，输出电压受集中控制器控制。本实用新型微逆变器无需高倍率直流升压电路和大变比变压器，无需高压逆变电路，效率更高，成本更低。

技术领域

本实用新型涉及光伏逆变器，特别是一种光伏微逆变器系统及其控制装置。

背景技术

光伏逆变器是太阳能光伏发电系统必须的核心部件，对于光伏发电系统的性能有重大影响。光伏逆变器的主要功能有二：最大功率跟踪(MPPT)功能保持光伏电池发电功率始终处于最大状态；电能变换功能将光伏电池的低压、变化的直流电源变换成高压的交流或者直流电源，并回馈电网或者供给负荷。光伏逆变器根据其与光伏电池组件的连接方式、功率等级、安装位置等不同，可以分为集中式、组串式、微逆变三种类型，这些类型的光伏逆变器占据市场绝大部分份额，且都是输入直流电源、输出交流电源，此外还有极少量输入、输出都是直流电源的特殊电能变换器。

集中式逆变器用于大规模的光伏发电场，内置有数十路并行的MPPT输入，每路MPPT能够连接十几级串联的光伏组件，输入、输出的功率可达数百kW至MW级别，输出形式均为3相交流电源，一般安装于专门的配电间内。

组串式逆变器用于中小型光伏发电站，其内置的MPPT输入较少，一般为1～4路，MPPT可连接的光伏组件串联数量也比集中式逆变器更少，因此其输入、输出的功率在几个kW到数十kW之间，输出形式大部分为单相交流电源，少数功率较大的也有三相交流输出，其安装位置灵活多变，可放置于户内、户外。

微逆变用于小型或者家用的光伏发电系统。微逆变直接与光伏组件连接，能够对每个光伏组件单独进行MPPT控制，因此发电效率更高，据测算相比集中式逆变器提升20％以上的发电量。微逆变的输入、输出功率一般在1kW以下，输出为单相交流电源，直接安装在光伏组件背板上。

现有的各类型光伏逆变器存在以下问题：

由于集中式逆变器连接的光伏组件数量庞大，因此电池组件局部的阴影、不同的倾斜角度及面向方位、污垢、不同的老化程度、细小的裂缝以及不同组件不同温度等，都会造成少量组件发电效率下降，进而导致整个或几个串联支路的输出效率下降，这是集中式逆变器难以解决的问题。除此之外，集中式逆变器的汇流箱故障率较高，逆变器无冗余，一旦逆变器本身发生故障会导致大面积的光伏组件无法发电。

组串式逆变器的输入MPPT路数较少，组串逆变器本身的故障只影响少数光伏组件，但是仍然无法解决少量组件拉低整条支路发电效率的问题。组串逆变器相比集中式逆变器成本稍高些，多机并联时谐波较大，低电压穿越和无功功率调度对电网不友好。

微逆变器针对单一的光伏组件进行MPPT控制，能够保证每一组光伏电池板都能在最大效率下发电。微逆变器的主要问题在于逆变器本身电路结构非常复杂，除了MPPT电路外，还需要大比例升压电路、功率二次解耦电路、高压逆变器电路等，总体成本较高、转换效率较低，功率太小使用场景受限。

现有的光伏逆变器都是以最终输出高压交流电源为目的，因此都需要高压逆变电路，需要使用高压电力电子器件，比如IGBT或者高压MOSFET器件。IGBT器件在低负荷下效率较低，只有满负荷时才有较高的效率，且目前绝大多数IGBT依赖进口，“卡脖子”问题突出。高压MOSFET的电流容量小，只能用于微小功率设备中。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种无需高压逆变电路的光伏微逆变器系统及其控制装置，提高光伏微逆变器系统的可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种光伏微逆变器系统，包括至少一个逆变器单元；所述逆变器单元包括多个光伏组件；每个所述光伏组件接一微逆变器；所有的微逆变器级联。