技术领域
[0001] 本
发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种
光伏发电系统及其控制器。
背景技术
[0002] 当前的光伏发电领域中，光伏电站/逆变器并网标准规定光伏电站/逆变器需要具备一定的无功补偿能
力要求，上级
电网调度中心会要求光伏发电站夜间输出一定的
无功功率。针对这一需求，
现有技术通常利用并网光伏逆变器夜间输出无功功率，实现夜间SVG功能。
[0003] 为了实现中高压并网，光伏电站的逆变器交流侧一般还需要设置升压电力
变压器，因此，现有技术中的光伏电站在实现其夜间SVG功能时，会不可避免的存在以下问题：虽然逆变器能够控制其并网输出
电流功率因数，但是这个并网电流通常指逆变器的
滤波器之后的电流，也即电力
升压变压器的低压侧；然而由于逆变器和升压电力变压器
连接线缆存在阻抗、变压器原副边漏感和励磁电感，最终导致升压电力变压器的高压侧电流的功率因数并不能够精确地跟上指令值；并且，电力升压变压器空载损耗较高，因此当光伏电站夜间不工作时，其电力升压变压器仍然在消耗一部分
电能。
发明内容
[0004] 本发明提供一种光伏发电系统及其控制器，以解决现有技术中夜间无功输出精确度低和系统电能损耗大的问题。
[0005] 为实现上述目的，本
申请提供的技术方案如下：
[0006] 一种光伏发电系统的控制器，所述光伏发电系统包括：高压DC/DC隔离级和高压并网级；其中，所述高压DC/DC隔离级的低压侧用于与直流源相连，所述高压DC/DC隔离级的高压侧用于与所述高压并网级的直流侧相连，所述高压并网级的交流侧用于与电网相连；所述光伏发电系统的控制器包括：
[0007] 指令接收单元，用于接收夜间SVG工作指令并转发；
[0008] 处理器，用于在接收到所述夜间SVG工作指令时，生成控制所述高压DC/DC隔离级停止工作的第一控制指令，以及，控制所述高压并网级进行无功功率输出的第二控制指令；
[0009] 指令输出单元，用于下发所述第一控制指令至所述高压DC/DC隔离级，并下发所述第二控制指令至所述高压并网级。
[0010] 优选的，所述高压DC/DC隔离级包括：多个高压隔离型DC/DC变换器；
[0011] 所述第一控制指令为：控制全部或者部分的高压隔离型DC/DC变换器停止工作的控制指令。
[0012] 优选的，所述高压并网级包括：三个滤波模
块和多个逆变模块；
[0013] 所述第二控制指令为：根据所述夜间SVG工作指令进行计算而生成的无功控制指令；
[0014] 所述指令输出单元用于下发所述第二控制指令至所述高压并网级时，具体用于：将所述无功控制指令下发至所述高压并网级中的各个逆变模块。
[0015] 一种光伏发电系统，包括：高压DC/DC隔离级，高压并网级，以及，如上述任一所述的光伏发电系统的控制器；其中：
[0016] 所述高压DC/DC隔离级的低压侧用于与直流源相连；
[0017] 所述高压DC/DC隔离级的高压侧用于与所述高压并网级的直流侧相连；
[0018] 所述高压并网级的交流侧用于与电网相连。
[0019] 优选的，所述高压DC/DC隔离级包括多个高压隔离型DC/DC变换器，所述高压并网级包括三个滤波模块和多个逆变模块时：
[0020] 同一相内的各个逆变模块的交流侧级联，级联的两端作为一相的交流侧；三相的交流侧分别通过各自对应的滤波模块以星形或三
角形接法接入电网；
[0021] 各个逆变模块的直流侧分别与各自对应的至少一个高压隔离型DC/DC变换器的高压侧相连；
[0022] 各个高压隔离型DC/DC变换器的低压侧，分别连接不同的直流源，或者，并联至相同的直流源。
[0023] 优选的，所述逆变模块为H桥模块。
[0024] 优选的，所述高压DC/DC隔离级包括多个高压隔离型DC/DC变换器，所述高压并网级包括三个滤波模块和多个逆变模块时：
[0025] N个逆变模块通过交流侧级联构成一个桥臂；N为大于1的正整数；
[0026] 两个桥臂分别作为一相内的上桥臂和下桥臂，且一相内上桥臂与下桥臂之间通过电感相连，所述电感的中点为一相的输出端、通过各自对应的滤波模块连接电网；
[0027] 上桥臂的另一端与其他两相内上桥臂的相同端相连，下桥臂的另一端与其他两相内下桥臂的相同端相连；
[0028] 各个逆变模块的直流侧分别与各自对应的至少一个高压隔离型DC/DC变换器的高压侧相连；
[0029] 各个高压隔离型DC/DC变换器的低压侧，分别连接不同的直流源，或者，并联至相同的直流源。
[0030] 优选的，所述高压DC/DC隔离级包括多个高压隔离型DC/DC变换器，所述高压并网级包括三个滤波模块和多个逆变模块时：
[0031] N个逆变模块通过交流侧级联构成一个桥臂；N为大于1的正整数；
[0032] 两个桥臂分别作为一相内的上桥臂和下桥臂，且一相内上桥臂与下桥臂之间通过电感相连，所述电感的中点为一相的输出端、通过各自对应的滤波模块连接电网；
[0033] 上桥臂的另一端与其他两相内上桥臂的相同端连接构成正端，下桥臂的另一端与其他两相内下桥臂的相同端连接构成负端；
[0034] 多个高压隔离型DC/DC变换器通过高压侧
串联构成DC/DC串；多个DC/DC串的两端并联连接于所述正端与所述负端之间；
[0035] 各个高压隔离型DC/DC变换器的低压侧分别连接不同的直流源。
[0036] 优选的，所述逆变模块为半桥模块。
[0037] 优选的，所述电感为两个串联连接的平波电感器，串联连接点为所述电感的中点；或者，
[0038] 所述电感为一个带
中心抽头的平波电感器，所述中心抽头为所述电感的中点。
[0039] 本发明提供的光伏发电系统的控制器，其处理器在接收到夜间SVG工作指令时，生成控制所述高压DC/DC隔离级停止工作的第一控制指令并通过指令输出单元下发，同时生成控制所述高压并网级进行无功功率输出的第二控制指令并通过指令输出单元下发；此状态下，系统中只有高压并网级执行无功输出，因此，相对现有技术中的常规方案而言，其系统效率高、降低了夜间SVG工况下的系统电量损耗。并且，该控制器所在的光伏发电系统由高压DC/DC隔离级和高压并网级构成，省略了现有技术中的电力升压变压器，因此，当停止夜间SVG功能时，系统损耗电能也比现有技术中的常规方案要小很多；同时，由于高压并网级直接并网，其输入至电网的无功功率能够精确地跟上指令值，因此解决了现有技术中夜间无功输出精确度低的问题。
附图说明
[0040] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术内的技术方案，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，下面描述内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。
[0041] 图1a是本发明实施例提供的光伏发电系统的结构示意图；
[0042] 图1b是本发明实施例提供的光伏发电系统的控制器的结构示意图；
[0043] 图2和图3是本发明实施例提供的两种基于H桥模块的光伏发电系统的连接示意图；
[0044] 图4和图5是本发明实施例提供的两种基于半桥模块的光伏发电系统的连接示意图；
[0045] 图6a和图6b是本发明实施例提供的级联模块的两种结构示意图；
[0046] 图7a至图7d是本发明实施例提供的高压隔离型DC/DC变换器的四种结构示意图。
具体实施方式
[0047] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0048] 本发明提供一种光伏发电系统的控制器，以解决现有技术中夜间无功输出精确度低和系统电能损耗大的问题。
[0049] 请参见图1a，该控制器所在的光伏发电系统，除控制器(未进行图示)之外还包括：高压DC/DC隔离级和高压并网级；其中：
[0050] 高压DC/DC隔离级的低压侧用于与直流源相连；该直流源可以为至少一个光伏组件，比如由多个光伏组件串联而成的组串，或者，多个并联的组串；
[0051] 高压DC/DC隔离级的高压侧用于与高压并网级的直流侧相连；两者之间的连接方式可以视其具体应用环境而定，此处不做限定；
[0052] 高压并网级的交流侧用于与电网相连，具体的连接方式可以是星形接法或者是三角形接法，此处也不做具体限定。
[0053] 请参见图1b，该控制器包括：指令接收单元、处理器和指令输出单元；其中：
[0054] 指令接收单元用于接收夜间SVG工作指令并转发；
[0055] 处理器用于在接收到夜间SVG工作指令时，生成控制高压DC/DC隔离级停止工作的第一控制指令，以及，控制高压并网级进行无功功率输出的第二控制指令；
[0056] 指令输出单元用于下发第一控制指令至高压DC/DC隔离级，并下发第二控制指令至高压并网级。
[0057] 由上述内容可知，该控制器在接收到上级电网调度中心下发的夜间SVG工作指令时，控制高压DC/DC隔离级停止工作，并控制高压并网级进行无功功率输出；此态下，系统中只有高压并网级执行无功输出，因此，相对现有技术中的常规方案而言，其系统效率高、降低了夜间SVG工况下的系统电量损耗。
[0058] 并且，本实施例提供的该控制器所在的光伏发电系统，由高压DC/DC隔离级和高压并网级构成，省略了现有技术中的电力升压变压器，因此，当停止夜间SVG功能时，避免了电力升压变压器的空载损耗，系统损耗电能相比现有技术中的常规方案要小很多。
[0059] 另外，本实施例提供的该控制器所在的光伏发电系统，由于其通过高压并网级直接并网，而高压并网级根据自身的控制，能够使自身输入至电网的无功功率精确地跟上指令值，因此解决了现有技术中夜间无功输出精确度低的问题。
[0060] 本发明另一实施例还提供了一种具体的光伏发电系统，在上述实施例及图1a和图1b的
基础之上，优选的，如图2至图5所示：
[0061] 该控制器所在的光伏发电系统，其高压DC/DC隔离级包括：多个高压隔离型DC/DC变换器；该高压隔离型DC/DC变换器可采用LC串联谐振变流器(如图7a所示)、LLC串联谐振变流器(如图7b所示)、双有源DC/DC变流器(如图7c所示)或全桥DC/DC变换器(如图7d所示)等，此处不做具体限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
[0062] 此时，其第一控制指令为：控制全部或者部分的高压隔离型DC/DC变换器停止工作的控制指令。
[0063] 值得说明的是，对于现有技术中的传统方案而言，由于夜间光伏组件的
电压为零，当开启逆变器夜间SVG功能时，逆变器直流
母线电压将直接加到组串上，进而发生有功电流通过并网逆变器倒灌入光伏组件的情况。这种情况不仅消耗电能，而且如果倒灌电流较大时还会对光伏组件产生损害。为了防止这样的
风险，现有技术中通常增加诸如防反
二极管、防反
电路等措施，然而，这又将会导致成本增加，使系统正常发电时的效率下降。
[0064] 而本实施例提供的该光伏发电系统，当作夜间SVG功能时，若控制器控制全部的高压隔离型DC/DC变换器停止工作，则可以将光伏组件同高压并网级直接隔离开，避免上述电流倒灌的情况发生，且无需设置防反措施。
[0065] 相对应的，如图2至图5所示，该控制器所在的光伏发电系统，其高压并网级包括：三个滤波模块和多个逆变模块；多个逆变模块级联构成一相模块化多电平输出，三相模块化多电平输出连接各自对应的滤波模块然后并入交流电网。该滤波模块包括但不限于L滤波器(如图2至图5所示)、
LC滤波器(未进行图示)、LCL滤波器(未进行图示)、高阶滤波器(未进行图示)等，任何可以实现并网滤波的实现形式均在本申请的保护范围内。
[0066] 此时，所述第二控制指令为：根据夜间SVG工作指令进行计算而生成的无功控制指令；
[0067] 该指令输出单元用于下发第二控制指令至高压并网级时，具体用于：将该无功控制指令下发至高压并网级中的各个逆变模块。
[0068] 其余原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
[0069] 本发明另一实施例还提供了一种光伏发电系统，参见图1a，该光伏发电系统包括：控制器、高压DC/DC隔离级和高压并网级；其中：
[0070] 高压DC/DC隔离级的低压侧用于与直流源相连；该直流源可以为至少一个光伏组件，比如由多个光伏组件串联而成的组串，或者，多个并联的组串；
[0071] 高压DC/DC隔离级的高压侧用于与高压并网级的直流侧相连；两者之间的连接方式可以视其具体应用环境而定，此处不做限定；
[0072] 高压并网级的交流侧用于与电网相连，具体的连接方式可以是星形接法或者是三角形接法，此处也不做具体限定。
[0073] 控制器的结构及工作原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
[0074] 优选的，如上述实施例所述，当高压DC/DC隔离级包括多个高压隔离型DC/DC变换器，高压并网级包括三个滤波模块和多个逆变模块时，高压隔离级的高压隔离型DC/DC变换器同高压并网级的逆变模块之间的具体连接方式可以有多种选择，比如图2至图4中两者关系为：一个逆变模块的直流输入连接多个高压隔离型DC/DC变换器的输出，而图5所示为：多个高压隔离型DC/DC变换器的输出串联然后并联到高压并网级的总
直流母线上。
[0075] 具体的，请参见图2和图3，其逆变模块为H桥模块(如图6a所示)，则高压隔离级的高压隔离型DC/DC变换器同高压并网级的逆变模块之间的连接方式可以为：
[0076] 同一相内的各个逆变模块的交流侧级联，级联的两端作为一相的交流侧；三相的交流侧分别通过各自对应的滤波模块以星形(如图2和图3所示)或三角形(未进行图示)接法接入电网；
[0077] 各个逆变模块的直流侧分别与各自对应的至少一个高压隔离型DC/DC变换器的高压侧相连；
[0078] 各个高压隔离型DC/DC变换器的低压侧，分别连接不同的直流源(如图2所示)，或者，并联至相同的直流源(如图3所示)。
[0079] 此外，当其逆变模块为半桥模块(如图6b所示)时，高压隔离级的高压隔离型DC/DC变换器同高压并网级的逆变模块之间的连接方式可以为图4所示的：
[0080] N个逆变模块通过交流侧级联构成一个桥臂；N为大于1的正整数；
[0081] 两个桥臂分别作为一相内的上桥臂101和下桥臂102，且一相内上桥臂101与下桥臂102之间通过电感103相连，电感103的中点为一相的输出端、通过各自对应的滤波模块连接电网；
[0082] 上桥臂101的另一端与其他两相内上桥臂101的相同端相连，下桥臂102的另一端与其他两相内下桥臂102的相同端相连；
[0083] 各个逆变模块的直流侧分别与各自对应的至少一个高压隔离型DC/DC变换器的高压侧相连；
[0084] 各个高压隔离型DC/DC变换器的低压侧，分别连接不同的直流源(如图4所示)，或者，并联至相同的直流源(未进行图示)。
[0085] 或者，其逆变模块为半桥模块(如图6b所示)时，高压隔离级的高压隔离型DC/DC变换器同高压并网级的逆变模块之间的连接方式也可以为图5所示的：
[0086] N个逆变模块通过交流侧级联构成一个桥臂；N为大于1的正整数；
[0087] 两个桥臂分别作为一相内的上桥臂101和下桥臂102，且一相内上桥臂101与下桥臂102之间通过电感103相连，电感103的中点为一相的输出端、通过各自对应的滤波模块连接电网；
[0088] 上桥臂101的另一端与其他两相内上桥臂101的相同端连接构成正端，下桥臂102的另一端与其他两相内下桥臂102的相同端连接构成负端；
[0089] 多个高压隔离型DC/DC变换器通过高压侧串联构成DC/DC串；多个DC/DC串的两端并联连接于正端与负端之间；
[0090] 各个高压隔离型DC/DC变换器的低压侧分别连接不同的直流源。
[0091] 并且，图4和图5中的电感103，可以为两个串联连接的平波电感器，串联连接点为电感103的中点；或者，该电感103也可以为一个带中心抽头的平波电感器，中心抽头为电感103的中点；此处不做具体限定，视其应用环境而定，均在本申请的保护范围内。
[0092] 其余结构及原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
[0093] 本发明另一实施例还提供了一种更为具体的光伏发电系统，在上述实施例及图1至图7d的基础之上，该光伏发电系统中除了控制器和实现功率输出的主电路(包括高压DC/DC隔离级和高压并网级)之外，还包括：通信功能模块、电压电流
温度电弧检测功能模块、辅助电源模块等，且其控制器用于实现对三相系统的并网控制，其通信功能模块用于实现同上级电网调度中心、各个逆变模块以及各个高压隔离型DC/DC变换器之间的通信，其电压电流温度电弧检测功能模块用于实现系统输入电压、电流、温度及模块间电弧等。
[0094] 其逆变模块中除了实现逆变功能的主电路之外，也设置有相应的：控制器、通信功能模块、电压电流温度电弧检测功能模块、辅助电源模块等，其控制器用于实现对逆变模块的控制，其通信功能模块用于实现同该光伏发电系统的控制器之间的通信，其电压电流温度电弧检测功能模块用于实现级联模块输入电压、电流、温度及模块内电弧等。
[0095] 其高压隔离型DC/DC变换器中除了实现电压变换功能的主电路之外，也设置有相应的：控制器、通信功能模块、电压电流温度电弧检测功能模块、辅助电源模块等，其控制器主要实现同对应连接逆变模块的控制器或该光伏发电系统的控制器进行通信，汇报检测获得的高压隔离型DC/DC变换器的状态，其电压电流温度电弧检测功能模块用于实现高压隔离型DC/DC变换器输入电压、电流、温度及变换器内电弧等。
[0096] 在具体的实际应用中，该光伏发电系统、高压隔离型DC/DC变换器及级联模块中的控制器均可以为多个，且均可以采用CPU(Central Processing Unit，
中央处理器)、MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)、DSP(Digital Signal Processor，数字
信号处理器)、ARM处理器、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程
门阵列)、CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂
可编程逻辑器件)以及ASIC(Application Specific Intergrated Circuits，
专用集成电路)芯片中的任意一种来实现，视其具体的应用环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
[0097] 上述各个通信模块、电压电流温度电弧检测模块及辅助电源模块的具体实现形式均可视环境而定，此处不做具体限定，均在本申请的保护范围内。
[0098] 与上述具体结构相对应的工作原理为：
[0099] 站在光伏发电系统的角度，其控制器通过其通信模块接收上级电网调度中心下发的夜间SVG工作指令后，通过其通信功能模块下发停止工作指令至全部或部分高压隔离型DC/DC变换器的通信功能模块中；并同时根据该夜间SVG工作指令进行计算、生成无功控制指令；然后将该无功控制指令下发至高压并网级中各个逆变模块的通信功能模块。
[0100] 该高压DC/DC隔离级中，相应的高压隔离型DC/DC变换器在其通信功能模块接收到停止工作指令之后，转发至其控制器，然后由其控制器控制自身的主电路停止工作。
[0101] 该高压并网级中，各个逆变模块的通信功能模块在其通信功能模块接收到该无功控制指令之后，转发至其控制器，然后由其控制器根据该无功控制指令控制自身的主电路实现相应的无功功率输出。
[0102] 同现有技术相比，本实施例提出的该光伏发电系统的夜间SVG功能控制策略能够进一步提升系统效率，降低系统成本，解决了现有技术中常规方案由于升压电力变压器导致的无功问题。
[0103] 其余原理与上述实施例相同，此处不再一一赘述。
[0104] 本发明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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0105] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或
修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
