[发明专利]一种模块化无电解电容的光伏能量系统及其调制方法

说明书

本发明涉及一种模块化无电解电容的光伏能量系统及其调制方法，系统包括一体化光伏变换模块和经波动直流母线连接的光伏系统主体模块；所述一体化光伏变换模块为即插即用式，由多个光伏电池和多个单相DC/DC变换器构成，每个所述光伏电池单独连接一个所述单相DC/DC变换器；所述光伏系统主体模块由高功率密度储能模块和单相逆变模块构成，所述单相逆变模块的输入端与所述波动直流母线的输入端连接，所述波动直流母线的输出端接入电网。本发明的系统及调制方法能够延长光伏系统的使用寿命，提高系统效率。

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，特别涉及一种模块化无电解电容的光伏能量系统及其调制方法。

背景技术

自从十二五、十三五规划以来，国家越来越重视可再生能源技术的发展与应用，在现有的能源发电系统中，太阳能发电在可再生能源中占有很大的比重，也因其无污染、资源丰富无限的特点，而具有广阔的前景，使得光伏电池也成为新的能量设备，但是由于光伏发电的波动性、随机性及间歇性等特性，使得输出电力不稳定且受环境因数的影响较大。

为了解决上述问题，通常采取在光伏发电系统中引入储能系统，通过合理的储能调制及控制方法，以平抑光伏电池输出电力波动，做备用电源和能量缓冲装置。光伏电池输出电力，主要是通过产生直流电流输出，再通过相应的换流器汇集到同一直流母线，然后再经过统一放大容量的DC/AC或DC/DC换流器变为交流电输送至电网。在典型的光伏逆变系统中，通常需要经过两级变换来将光伏阵列变化的直流电压转换为电网固定频率的交流电压，第一级配置通过升压或降压DC/DC变换器将不稳定的光伏直流电压转换成稳定直流电压；第二级配置把稳定直流电压经过逆变器转变为可以注入电网的交流电压。而现有的光伏系统通常在两级之间设置电解电容，用以实现两级之间的功率去耦，生成稳定直流电压；通常情况下一般光伏电池组件的使用寿命长达25年，但在两级之间加入了电解电容，而电解电容在高温工作条件下只能使用5年甚至更低，导致光伏能量系统的使用寿命严重下降。

同时，在现有的技术中大多数的光伏能力系统在两级变换之间还设置有高频开关，高频开关的逆变器高频逆变器不能接满负荷的感性负载，并且过载能力差会，影响整体两级变换光伏逆变系统的效率，且开关损耗大，降低光伏太阳能的利用率。

此外，现阶段的光伏能量装置大都联合系统技术，多集中在联合发电系统的拓扑结构和潮流定向控制，以及光伏最大功率跟踪及并网控制策略反面。在传统HPWM调制方法调制下，无论直流母线电压是恒定值抑或正弦变化，单相逆变器其中一桥臂工作在高频开关状态，另一条桥臂工作在工频开关状态，开关损耗较高。对于单相逆变器对称设计中，两个桥臂开关管开关损耗由于开关状态的差异导致开关损耗相差较大，进一步导致热不均衡，而且调制控制电路相对复杂，控制效率低，难以有效优化、稳定系统的运行。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明提供一种模块化无电解电容的光伏能量系统及其调制方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为提供一种模块化无电解电容的光伏能量系统，其特征在于：包括一体化光伏变换模块和经波动直流母线连接的光伏系统主体模块；所述一体化光伏变换模块为即插即用式，由多个光伏电池和多个单相DC/DC变换器构成，每个所述光伏电池单独连接一个所述单相DC/DC变换器；所述光伏系统主体模块由高功率密度储能模块和单相逆变模块构成，所述单相逆变模块的输入端与所述波动直流母线的输入端连接，所述波动直流母线的输出端接入电网。

作为本发明的进一步改进，所述高功率密度储能模块包含高功率密度储能单元和双向DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器与所述波动直流母线连接；所述高功率密度储能单元与所述双向DC/DC变换器并联。