一种具有多个mppt单元的光伏逆变器的制造方法

一种具有多个mppt单元的光伏逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏发电技术领域，更具体地说，涉及一种具有多个MPPT单元的光伏逆变器。
【背景技术】
[0002]参见图1，对于具有多个MPPT (Maximum Power Point Tracking，最大功率点追踪)单元的光伏逆变器来说，每一个MPPT单元内都至少包含一个逆变单元，其中:光伏逆变器内各个逆变单元的交流侧直接并联在一起，同一 MPPT单元内的各个逆变单元共直流母线。
[0003]同一 MPPT单元内各逆变单元载波不同步，会形成高频环流，威胁系统的稳定运行；且整个光伏逆变器内各个逆变单元载波不同步，会增加交流侧并联运行时的LCL谐振风险。对此，现有方案从光伏逆变器内任意选择一台逆变单元作为主机，通过一条公共通讯总线向其他逆变单元从机发送载波同步信号，以控制各从机与主机保持载波同步，但该方案的弊端在于，一旦公共通讯总线发生短路，各从机与主机便无法实现载波同步，可靠性较低。

【发明内容】

[0004]有鉴于此，本发明提供一种具有多个MPPT单元的光伏逆变器，以降低同一MPPT单元内出现高频环流的风险，并降低多逆变单元交流侧并联运行时的LCL谐振风险。
[0005]一种具有多个MPPT单元的光伏逆变器，其中:
[0006]每一个MPPT单元内都预先设定I个逆变单元作为载波同步主机、其他逆变单元作为载波同步从机；逆变单元数量等于I的MPPT单元具有I个载波同步主机和O个载波同步从机；
[0007]I个MPPT单元内的载波同步主机通过一条通讯总线连接到同一 MPPT单元内的所有载波同步从机以及其余所有MPPT单元内的载波同步主机，用于向所述同一 MPPT单元内的所有载波同步从机以及其余所有MPPT单元内的载波同步主机发送载波同步信号；
[0008]所述其余所有MPPT单元中的每一个逆变单元数量大于I的MPPT单元内的载波同步主机还各自通过一条通讯总线连接到同一 MPPT单元内的所有载波同步从机，用于将接收到的所述载波同步信号发送给同一 MPPT单元内的所有载波同步从机，而在未接收到所述载波同步信号的情况下，则独立生成载波同步信号，再将其发送给同一 MPPT单元内的所有载波同步从机。
[0009]其中，所述I个MPPT单元为逆变单元数量大于I的MPPT单元。
[0010]其中，所述I个MPPT单元为逆变单元数量等于I的MPPT单元。
[0011]其中，所述I个MPPT单元包括I个载波同步信号处理单元和I个核心控制单元，具体的:
[0012]所述载波同步信号处理单元连接于通讯总线和同一逆变单元中的所述核心控制单元之间，用于实现载波同步信号在所述通讯总线和同一逆变单元中的所述核心控制单元之间的传输；
[0013]所述核心控制单元用于按照自身约定的方式调整其用于生成PWM信号输出的载波信号，并向所述载波同步信号处理单元发送载波同步信号。
[0014]其中，每一个逆变单元数量大于I的MPPT单元中的载波同步从机都包括I个载波同步信号处理单元和I个核心控制单元，具体的:
[0015]所述载波同步信号处理单元连接于通讯总线和同一逆变单元中的所述核心控制单元之间，用于实现载波同步信号在所述通讯总线和同一逆变单元中的所述核心控制单元之间的传输；
[0016]所述核心控制单元用于根据同一逆变单元中的所述载波同步信号处理单元发送来的载波同步信号，按照一定规则调整其用于生成PWM信号输出的载波信号。
[0017]其中，所述其余所有MPPT单元内的载波同步主机都包括I个载波同步信号处理单元和I个核心控制单元，具体的:
[0018]所述载波同步信号处理单元连接于通讯总线和同一载波同步主机中的所述核心控制单元之间，用于实现载波同步信号在所述通讯总线和同一载波同步主机中的所述核心控制单元之间的传输；
[0019]所述核心控制单元用于根据同一载波同步主机中的所述载波同步信号处理单元发送来的载波同步信号，按照一定规则调整其用于生成PWM信号输出的载波信号；而在未接收到同一载波同步主机中的所述载波同步信号处理单元发送来的载波同步信号后，则按照自身约定的方式调整其用于生成PWM信号输出的载波信号，并向同一载波同步主机中的所述载波同步信号处理单元发送载波同步信号。
[0020]一种光伏并网发电系统，包括上述公开的任一种具有多个MPPT单元的光伏逆变器。
[0021]可选地，所述光伏并网发电系统还包括:与所述具有多个MPPT单元的光伏逆变器相连接的故障监测系统。
[0022]从上述的技术方案可以看出，本发明通过I个MPPT单元控制所有处于通讯范围内的MPPT单元保持载波同步，当因通讯线路故障导致部分MPPT单元脱离控制时，脱离控制的MPPT单元仍可形成一个独立的载波同步系统，从而降低了同一 MPPT单元内出现高频环流的风险、并降低了多逆变单元交流侧并联运行时的LCL谐振风险。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为现有技术公开的一种具有多个MPPT单元的光伏逆变器结构示意图；
[0025]图2为本发明实施例公开的一种具有多个MPPT单元的光伏逆变器结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]为降低同一 MPPT单元内出现高频环流的风险，并降低多逆变单元交流侧并联运行时的LCL谐振风险，本发明实施例公开了一种具有多个MPPT单元的光伏逆变器，所述光伏逆变器可以是既具有逆变单元数量大于I的MPPT单元又具有逆变单元数量等于I的MPPT单元的光伏逆变器，也可以是仅具有逆变单元数量大于I的MPPT单元的光伏逆变器，其中:
[0028]每一个MPPT单元内都预先设定I个逆变单元作为载波同步主机、其他逆变单元作为载波同步从机；逆变单元数量等于I的MPPT单元具有I个载波同步主机和O个载波同步从机；
[0029]I个MPPT单元内的载波同步主机通过一条通讯总线连接到同一 MPPT单元内的所有载波同步从机以及其余所有MPPT单元内的载波同步主机，用于向所述同一 MPPT单元内的所有载波同步从机以及其余所有MPPT单元内的载波同步主机发送载波同步信号；
[0030]所述其余所有MPPT单元中的每一个逆变单元数量大于I的MPPT单元内的载波同步主机还各自通过一条通讯总线连接到同一 MPPT单元内的所有载波同步从机，用于将接收到的所述载波同步信号发送给同一 MPPT单元内的所有载波同步从机，而在未接收到所述载波同步信号的情况下，则独立生成载波同步信号，再将其发送给同一 MPPT单元内的所有载波同步从机。
[0031]由上述可知，所述光伏逆变器内共需要配置N条通讯总线来传输载波同步信号，其中:当光伏逆变器内不存在逆变单元数量大于I的MPPT单元时，N= I ;否则，N等于光伏发电系统内逆变单元数量大于I的MPPT单元的总和。
[0032]所述光伏逆变器实现载波同步的原理可概括为:通过I个MPPT单元(该MPPT单元可以是逆变单元数量等于I的MPPT单元，也可以是逆变单元数量大于I的MPPT单元)控制所有处于通讯范围内的MPPT单元保持载波同步，当因通讯线路故障导致部分MPPT单元脱离控制时，脱离控制的MPPT单元仍可形成一个独立的载波同步系统，从而降低了同一 MPPT单元内出现高频环流的风险、并降低了多逆变单元交流侧并联运行时的LCL谐振风险。下面，通过图2提供的具体示例进行说明:
[0033]图2所示光伏逆变器内共有7个逆变单元，逆变单元I和逆变单元2构成第I路MPPT单元，逆变单元3和逆变单元4构成第2路MPPT单元，逆变单元5和逆变单元6构成第3路MPPT单元，逆变单元7构成第4路MPPT单元。逆变单元1、3、5、7分别为载波同步主机，逆变单元2、4、6分别为载波同步从机。所述光伏逆变器共需要配置3条通讯总线，逆变单元I通过第I条通讯总线LI连接到逆变单元2、3、5、7，逆变单元3通过第2条通讯总线L2连接到逆变单元4，逆变单元5通过第3条通讯总线L3连接到逆变单元6。
[0034]其工作原理为:逆变单元I生成载波同步信号并通过LI发送给逆变单元2、3、5、7，控制逆变单元2、3、5、7与逆变单元I保持载波同步；逆变单元3再将LI上传输来的载波同步信号通过L2转发给逆变单元4，同时逆变单元5将LI上传输来的载波同步信号通过L3转发给逆变单元6，由于逆变单元2?7接收到的载波同步信号都源自逆变单元1，，是根据相同的载波同步信号来调整逆变单元2?7用于生成PWM信号输出的载波信号的，因此逆变单元I?7能够实现载波同步。
[0035]当LI上出现断路时，如图2中标示出的SI处断路，只有逆变单元5、7接收不到逆变单元I发出的载波同步信号，此时逆变单元5只能按照自身约定的方式调整其用于生成PWM信号输出的载波信号，并独立生成载波同步信号后通过L3发送给逆变单元6，逆变单元7也是只能按照自身约定的方式调整其用于生成PWM信号输出的载波信号，那么光伏逆变器内共分解出了 3个载波同步系统，分别是:逆变单元I?4载波同步，逆变单元5?6载波同步，逆变单元7单个一个载波同步系统。
[0036]可见，由于公共通讯总线LI上出现断路时，脱离LI的MPPT单元会立即重新组建成一个独立的载波同步系统，因此可有效降低同一 MPPT单元内出现高频环流的风险，光伏逆变器依可以在强电网下稳定工作；再者，公共通讯总线LI出现断路时，光伏逆变器内分解出的载波同步系统的个数也明显少于现有 技术(现有技术中的每一个逆变单元都会单独分解成一个载波同步系统)，因此有效降低了多逆变单元交流侧并联运行时的LCL谐振风险。除非所述光伏逆变器中各条通讯总线全部断路，否则本实施例降低同一 MPPT单元内出现高频环流的风险、并降低LCL谐振风险的能力明显优于现有技术，但各条通讯总线全部断路的概率极低，因此本实施例所述方案明显优于现有技术。
[0037]图2所示方案以逆变单元数量大于I的MPPT单元来连接公共通讯总线LI ;当然，也可以用逆变单元数量等于I的MPPT单元来连接LI，如，假设第I路MPPT单元中没有逆变单元2，且其他各部件间的连接关系及其功能不变，则此时逆变单元I通过LI连接到同一MPPT单元内的O个载波同步从机以及其余3路MPPT单元内的载波同步主机。也就是说:在第I路MPPT单元中有载波同步从机的情况下，逆变单元I通过LI连接到同一 MPPT单元内的所有载波同步从机以及其余3路MPPT单元内的载波同步主机；在第I路MPPT单元中没有载波同步从机的情况下，逆变单元I通过LI连接到其余3路MPPT单元内的载波同步主机。
[0038]在结构组成上，每一个逆变单元都包括I个载波同步信号处理单元和I个核心控制单元，其中:各个逆变单元中的载波同步信号处理单元的功能相同，它连接于通讯总线和同一逆变单元中的所述核心控制单元之间，用于实现载波同步信号在所述通讯总线和所述核心控制单元之间的传输；各个逆变单元中的核心控制单元的功能是不同的，具体的:
[0039]所述I个MPPT单元中的核心控制单元用于按照自身约定的方式调整其用于生成PWM信号输出的载波信号，并向所述载波同步信号处理单元发送载波同步信号。
[0040]每一个逆变单元数量大于I的MPPT单元中的载波同步从机中的核心控制单元用于根据同一逆变单元中的所述载波同步信号处理单元发送来的载波同步信号，按照一定规则调整其用于生成PWM信号输出的载波信号。
[0041]所述其余所有MPPT单元内的载波同步主机中的核心控制单元用于根据同一载波同步主机中的所述载波同步信号处理单元发送来的载波同步信号，按照一定规则调整其用于生成PWM信号输出的载波信号；而在未接收到同一载波同步主机中的所述载波同步信号处理单元发送来的载波同步信号后，则按照自身约定的方式调整其用于生成PWM信号输出的载波信号，并向同一载波同步主机中的所述载波同步信号处理单元发送载波同步信号。
[0042]结合前述示例说明，仍参见图2:逆变单元I包括载波同步信号处理单元I和核心控制单元I，逆变单元2包括载波同步信号处理单元2和核心控制单元2......依次类推，逆变单元7包括载波同步信号处理单元7和核心控制单元7，具体的:
[0043]载波同步信号处理单元I连接于通讯总线LI和核心控制单元I之间；载波同步信号处理单元2连接于通讯总线LI和核心控制单元2之间；载波同步信号处理单元3连接于通讯总线L1、L2和核心控制单元3之间；载波同步信号处理单元4连接于通讯总线L2和核心控制单元4之间；载波同步信号处理单元5连接于通讯总线L1、L3和核心控制单元5之间；载波同步信号处理单元6连接于通讯总线L3和核心控制单元6之间；载波同步信号处理单元7连接于通讯总线LI和核心控制单元7之间；
[0044]核心控制单元I用于按照自身约定的方式调整其用于生成PWM信号输出的载波信号，并向载波同步信号处理单元I发送载波同步信号；
[0045]核心控制单元2用于在接收到载波同步信号处理单元3发送来的载波同步信号后，按照一定规则调整其用于生成PWM信号输出的载波信号；
[0046]核心控制单元3用于在接收到载波同步信号处理单元3发送来的载波同步信号后，按照一定规则调整其用于生成PWM信号输出的载波信号；而在未接收到载波同步信号处理单元3发送来的载波同步信号后，按照自身约定的方式调整其用于生成PWM信号输出的载波信号，并向载波同步信号处理单元I发送载波同步信号；
[0047]核心控制单元5、7的工作原理与核心控制单元3相同，不再赘述；核心控制单元4、6的工作原理与核心控制单元2相同，不再赘述。
[0048]此外，图2中，去掉第4路MPPT单元后的结构即为仅具有逆变单元数量大于I的MPPT单元的光伏逆变器，其工作原理参考图2的相关描述即可，不再赘述。
[0049]本发明实施例还公开了一种光伏并网发电系统，以降低同一 MPPT单元内出现高频环流的风险，并降低多逆变单元交流侧并联运行时的LCL谐振风险，包括:上述公开的任一种具有多个MPPT单元的光伏逆变器。
[0050]作为优选，所述光伏并网发电系统还包括:与所述具有多个MPPT单元的光伏逆变器相连接的故障监测系统，用于对所述具有多个MPPT单元的光伏逆变器中的各个逆变单元间的载波同步情况进行故障监测和报警。
[0051]综上所述，本发明通过I个MPPT单元控制所有处于通讯范围内的MPPT单元保持载波同步，当因通讯线路故障导致部分MPPT单元脱离控制时，脱离控制的MPPT单元仍可形成一个独立的载波同步系统，从而降低了同一 MPPT单元内出现高频环流的风险、并降低了多逆变单元交流侧并联运行时的LCL谐振风险。
[0052]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0053]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种具有多个MPPT单元的光伏逆变器，其特征在于: 每一个MPPT单元内都预先设定I个逆变单元作为载波同步主机、其他逆变单元作为载波同步从机；逆变单元数量等于I的MPPT单元具有I个载波同步主机和O个载波同步从机； I个MPPT单元内的载波同步主机通过一条通讯总线连接到同一 MPPT单元内的所有载波同步从机以及其余所有MPPT单元内的载波同步主机，用于向所述同一 MPPT单元内的所有载波同步从机以及其余所有MPPT单元内的载波同步主机发送载波同步信号； 所述其余所有MPPT单元中的每一个逆变单元数量大于I的MPPT单元内的载波同步主机还各自通过一条通讯总线连接到同一 MPPT单元内的所有载波同步从机，用于将接收到的所述载波同步信号发送给同一 MPPT单元内的所有载波同步从机，而在未接收到所述载波同步信号的情况下，则独立生成载波同步信号，再将其发送给同一 MPPT单元内的所有载波同步从机。2.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于，所述I个MPPT单元为逆变单元数量大于I的MPPT单元。3.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于，所述I个MPPT单元为逆变单元数量等于I的MPPT单元。4.根据权利要求1所述的光伏逆变器，其特征在于，所述I个MPPT单元包括I个载波同步信号处理单元和I个核心控制单元，其中: 所述载波同步信号处理单元连接于通讯总线和同一逆变单元中的所述核心控制单元之间，用于实现载波同步信号在所述通讯总线和同一逆变单元中的所述核心控制单元之间的传输； 所述核心控制单元用于按照自身约定的方式调整其用于生成PWM信号输出的载波信号，并向所述载波同步信号处理单元发送载波同步信号。5.根据权利要求4所述的光伏逆变器，其特征在于，每一个逆变单元数量大于I的MPPT单元中的载波同步从机都包括I个载波同步信号处理单元和I个核心控制单元，其中: 所述载波同步信号处理单元连接于通讯总线和同一逆变单元中的所述核心控制单元之间，用于实现载波同步信号在所述通讯总线和同一逆变单元中的所述核心控制单元之间的传输； 所述核心控制单元用于根据同一逆变单元中的所述载波同步信号处理单元发送来的载波同步信号，按照一定规则调整其用于生成PWM信号输出的载波信号。6.根据权利要求5所述的光伏逆变器，其特征在于，所述其余所有MPPT单元内的载波同步主机都包括I个载波同步信号处理单元和I个核心控制单元，其中: 所述载波同步信号处理单元连接于通讯总线和同一载波同步主机中的所述核心控制单元之间，用于实现载波同步信号在所述通讯总线和同一载波同步主机中的所述核心控制单元之间的传输； 所述核心控制单元用于根据同一载波同步主机中的所述载波同步信号处理单元发送来的载波同步信号，按照一定规则调整其用于生成PWM信号输出的载波信号；而在未接收到同一载波同步主机中的所述载波同步信号处理单元发送来的载波同步信号后，则按照自身约定的方式调整其用于生成PWM信号输出的载波信号，并向同一载波同步主机中的所述载波同步信号处理单元发送载波同步信号。7.一种光伏并网发电系统，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的具有多个MPPT单元的光伏逆变器。8.根据权利要求7所述的光伏并网发电系统，其特征在于，还包括:与所述具有多个MPPT单元的光伏逆变器相连接的故障监测系统。
【专利摘要】本申请公开了一种具有多个MPPT单元的光伏逆变器，其中：每一个MPPT单元内都预先设定1个逆变单元作为载波同步主机、其他逆变单元作为载波同步从机；逆变单元数量等于1的MPPT单元具有1个载波同步主机和0个载波同步从机；1个MPPT单元内的载波同步主机通过一条通讯总线连接到同一MPPT单元内的所有载波同步从机以及其余所有MPPT单元内的载波同步主机；所述其余所有MPPT单元中的每一个逆变单元数量大于1的MPPT单元内的载波同步主机还各自通过一条通讯总线连接到同一MPPT单元内的所有载波同步从机，以降低同一MPPT单元内出现的高频环流，并降低多逆变单元交流侧并联运行时的LCL谐振风险。
【IPC分类】H02S40/32, H02M7/42
【公开号】CN104883085
【申请号】CN201510311774
【发明人】邹海晏, 陶磊, 丁杰, 徐涛涛, 张 成, 刘琦
【申请人】阳光电源股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月8日