專利名稱：太陽能三相并網(wǎng)逆變器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能發(fā)電裝置，特別是一種太陽能發(fā)電裝置的并網(wǎng)逆變器。
背景技術(shù)：
隨著世界能源需要的不斷提高，太陽能并網(wǎng)發(fā)電在國內(nèi)外均得到了廣泛的開發(fā)和利用。并網(wǎng)逆變器則是太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要設(shè)備。目前，太陽能并網(wǎng)逆變器主要有兩電平逆變器和多電平逆變器兩種大的類型。多電平逆變器以其器件電壓應(yīng)力低、輸出電壓波形更接近正弦波的優(yōu)點，已在高壓大功率逆變器中得到了日益廣泛的應(yīng)用。它不僅能減少輸出波形的諧波，也易于進行模塊化設(shè)計，三電平逆變器是多電平大功率逆變器的主流結(jié)構(gòu)之一。然而，在三電平逆變器的實際應(yīng)用中也有一些問題未解決，其中之一就是逆變器輸出三相電壓的共模電壓比較高的問題，該共模電壓最大可達母線直流電壓的l/2，不僅會造成入網(wǎng)共模電流過大，也容易對周圍弱電設(shè)備造成電磁干擾。目前，抑制三電平逆變器輸出共模電壓主要采用外加無源濾波器或有源濾波器，這種方法會導(dǎo)致整個發(fā)電系統(tǒng)體積和成本顯著增加，且不易應(yīng)用于高壓大容量場合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種太陽能三相并網(wǎng)逆變器，要解決的技術(shù)問題是降低三電平逆變器輸出共模電壓。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種太陽能三相并網(wǎng)逆變器，所述太陽能三相并網(wǎng)逆
變器由三電平三相橋式逆變器和LC濾波器連接組成，數(shù)字信號處理控制器輸出空間矢量
脈寬調(diào)制的觸發(fā)脈沖信號控制三電平三相橋式逆變器工作。 本發(fā)明的三電平三相橋式逆變器由分壓電路和三相逆變橋連接構(gòu)成。 本發(fā)明的分壓電路由串接的第一分壓電容和第二分壓電容構(gòu)成，兩電容的連接點
為參考電平點。 本發(fā)明的三相逆變橋由第一功率開關(guān)晶體管至第十二功率開關(guān)晶體管、第一二極管至第六二極管組成三相逆變橋；第一功率開關(guān)晶體管的源極接第二功率開關(guān)晶體管的漏極和第一二極管的負極，第一二極管的正極與第二二極管的負極和參考電平點相連，第二二極管的正極與第三功率開關(guān)晶體管的源極和第四功率開關(guān)晶體管的漏極相連，第二功率開關(guān)晶體管的源極和第三功率開關(guān)晶體管的漏極相連并經(jīng)第一電感接輸入三相電網(wǎng)A相的輸入端；第五功率開關(guān)晶體管的源極接第六功率開關(guān)晶體管的漏極和第三二極管的負極，第三二極管的正極與第四二極管的負極和參考電平點相連，第四二極管的正極與第七功率開關(guān)晶體管的源極和第八功率開關(guān)晶體管的漏極相連，第六功率開關(guān)晶體管的源極和第七功率開關(guān)晶體管的漏極相連并經(jīng)第二電感接輸入三相電網(wǎng)B相的輸入端；第九功率開關(guān)晶體管的源極接第十功率開關(guān)晶體管的漏極和第五二極管的負極，第五二極管的正極與第六二極管的負極和參考電平點相連，第六二極管的正極與第十一功率開關(guān)晶體管的源極和第十二功率開關(guān)晶體管的漏極相連，第十功率開關(guān)晶體管的源極和第十一功率開關(guān)晶體管的漏極相連并經(jīng)第三電感接輸入三相電網(wǎng)C相的輸入端；第一功率開關(guān)晶體管、第五功
率開關(guān)晶體管、第九功率開關(guān)晶體管的漏極相連并接第一分壓電容，第四功率開關(guān)晶體管、
第八功率開關(guān)晶體管、第十二功率開關(guān)晶體管的漏極相連并接第二分壓電容。 本發(fā)明的LC濾波器由第一電感、第二電感、第三電感、第一電容、第二電容、第三
電容組成；第一電容、第二電容、第三電容的一端分別與第一電感、第二電感、第三電感輸出端相連，另一端連接在一起。 本發(fā)明的第一功率開關(guān)晶體管至第十二功率開關(guān)晶體管的柵極接收數(shù)字信號處理控制器輸出空間矢量脈寬調(diào)制的觸發(fā)脈沖信號。 本發(fā)明的數(shù)字信號處理控制器通過模/數(shù)變換采集三相電網(wǎng)的電壓和電流信號。
本發(fā)明的第一分壓電容Ca、第二分壓電容Cb采用電解電容400uF/600V，第一功率開關(guān)晶體管Sl至第十二功率開關(guān)晶體管S12采用IBGT 30A/900V，第一二極管Dl至第六二極管D6采用快恢復(fù)二極管，第一電感Ll、第二電感L2、第三電感L3采用鐵心電感，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3采用無極性電容luF/600V， DSP采用TI2812。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用SVP麗控制，不僅保證輸出電壓質(zhì)量符合入網(wǎng)諧波要求，還能達到輸出三相電壓共模成分僅為1/6母線直流電壓，比未改進的傳統(tǒng)SP麗控制減小2 3倍，減小輸出濾波器體積，降低成本。


圖1是本發(fā)明實施例的電路結(jié)構(gòu)圖。 圖2是本發(fā)明實施例的控制流程圖。 圖3是現(xiàn)有技術(shù)的SP麗控制采用的空間矢量狀態(tài)圖。 圖4是本發(fā)明SVP麗控制采用的空間矢量狀態(tài)圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明的太陽能三相并網(wǎng)逆變器，由三電平三相橋式逆變器和LC濾波器連接組成，數(shù)字信號處理DSP控制器輸出空間矢量脈寬調(diào)制SVP麗的觸發(fā)脈沖信號控制三電平三相橋式逆變器工作。
三電平三相橋式逆變器由第一功率開關(guān)晶體管Sl至第十二功率開關(guān)晶體管S12、第一二極管Dl至第六二極管D6組成三相逆變橋。LC濾波器由第一電感Ll、第二電感L2、第三電感L3、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3組成。太陽能電池板輸出的直流母線電壓Udc經(jīng)串接的第一分壓電容Ca、第二分壓電容Cb均勻分壓后，輸入給逆變器主電路，兩電容的連接點為參考電平點0。第一功率開關(guān)晶體管S1的源極接第二功率開關(guān)晶體管S2的漏極和第一二極管D1的負極，第一二極管D1的正極與第二二極管D2的負極和參考電平點0相連，第二二極管D2的正極與第三功率開關(guān)晶體管S3的源極和第四功率開關(guān)晶體管S4的漏極相連，第二功率開關(guān)晶體管S2的源極和第三功率開關(guān)晶體管S3的漏極相連并經(jīng)第一電感L1接輸入三相電網(wǎng)A相的輸入端。第五功率開關(guān)晶體管S5的源極接第六功率開關(guān)晶體管S6的漏極和第三二極管D3的負極，第三二極管D3的正極與第四二極管D4的負極和參考電平點0相連，第四二極管D4的正極與第七功率開關(guān)晶體管S7的源極和第八功率開關(guān)晶體管S8的漏極相連，第六功率開關(guān)晶體管S6的源極和第七功率開關(guān)晶體管S7的漏極相連并經(jīng)第二電感L2接輸入三相電網(wǎng)B相的輸入端。第九功率開關(guān)晶體管S9的源極接第十功率開關(guān)晶體管SIO的漏極和第五二極管D5的負極，第五二極管D5的正極與第六二極管D6的負極和參考電平點0相連，第六二極管D6的正極與第十一功率開關(guān)晶體管Sl 1的源極和第十二功率開關(guān)晶體管S12的漏極相連，第十功率開關(guān)晶體管S10的源極和第十一功率開關(guān)晶體管Sll的漏極相連并經(jīng)第三電感L3接輸入三相電網(wǎng)C相的輸入端。第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3的一端分別與第一電感Ll、第二電感L2、第三電感L3輸出端相連，另一端連接在一起。第一功率開關(guān)晶體管Sl、第五功率開關(guān)晶體管S5、第九功率開關(guān)晶體管S9的漏極相連并接第一分壓電容Ca，第四功率開關(guān)晶體管S4、第八功率開關(guān)晶體管S8、第十二功率開關(guān)晶體管S12的漏極相連并接第二分壓電容Cb。第一功率開關(guān)晶體管Sl至第十二功率開關(guān)晶體管S12的柵極接DSP的SVP麗輸出端，DSP采集三相電網(wǎng)的電壓和電流信號，根據(jù)操作者輸入的指令，經(jīng)過DSP內(nèi)部運算后形成SVP麗觸發(fā)脈沖輸出給各個功率開關(guān)晶體管的柵極，控制功率開關(guān)晶體管的開啟時序。 通過控制S1至S12的觸發(fā)時序，在三電平三相橋式逆變器的A、B、C輸出端上形成三相電壓，每相再經(jīng)過LC濾波器后，向三相電網(wǎng)輸出符合并網(wǎng)要求的三相電壓。信號處理器DSP負責(zé)采集三相電網(wǎng)的電壓、電流，經(jīng)過內(nèi)部運算后形成SVP麗觸發(fā)脈沖，這些脈沖經(jīng)放大驅(qū)動后分配給功率開關(guān)晶體管Sl至S12的柵極。 如圖2所示，DSP將電網(wǎng)的三相電壓Ua、Ub、Uc先按abc坐標向a/p坐標變
換方式變成兩相電壓Ua 、 Ue ，并計算出相位角Vref:
i _丄 一丄2 2
0
丁 I
1
洞時，
對逆變器輸出三相電流ia、 ib、 ic按abc坐標向d/q坐標變換方式變成兩相電流id、
iq=
2 2cos夕 cos(0——；r) cos(0 + y;r)
2
2
3
，并將其與用戶指令的id*、iq*進行比
sin0 sin(P——"
例積分PI調(diào)節(jié)*("-/)+ j(("-，以進行逆變器輸出有功電流和無功電流的分別控制'
將PI環(huán)節(jié)輸出的誤差調(diào)節(jié)電壓與參考電壓的相角結(jié)合 如圖3所示，現(xiàn)有技術(shù)的并網(wǎng)逆變器的DSP所采用的SP麗控制方法空間狀態(tài)為27個，當其用到PPP、 PP0、 P0P、 0PP、 0NN、 N0N、 NN0、 NNN矢量時，逆變器輸出共模電壓為(Ua+Ub+Uc)/3，故幅值可達Udc的1/2或1/3。 如圖4所示，本發(fā)明的太陽能三相并網(wǎng)逆變器的DSP所采用的SVP麗控制方法空間狀態(tài)為19個，取消了前述8個不良矢量，使逆變器最大輸出共模電壓幅值為Udc的1/6，比現(xiàn)有技術(shù)的SP麗控制方法減小2 3倍，輸出電壓、電流波形的諧波較低。
作為最佳實施例，第一分壓電容Ca、第二分壓電容Cb采用電解電容400uF/600V，第一功率開關(guān)晶體管SI至第十二功率開關(guān)晶體管S12采用IBGT30A/900V，第一二極管Dl至第六二極管D6采用快恢復(fù)二極管，第一電感Ll、第二電感L2、第三電感L3采用鐵心電感，第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3采用無極性電容luF/600V， DSP采用內(nèi)嵌A/DT12812采集三相電網(wǎng)的電流、電壓信號。
權(quán)利要求
一種太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于所述太陽能三相并網(wǎng)逆變器由三電平三相橋式逆變器和LC濾波器連接組成，數(shù)字信號處理(DSP)控制器輸出空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)的觸發(fā)脈沖信號控制三電平三相橋式逆變器工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于所述三電平三相橋式逆變器由分壓電路和三相逆變橋連接構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于所述分壓電路由串接的第一分壓電容(Ca)和第二分壓電容(Cb)構(gòu)成，兩電容的連接點為參考電平點(0)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于所述三相逆變橋由第一功率開關(guān)晶體管(SI)至第十二功率開關(guān)晶體管(S12)、第一二極管(Dl)至第六二極管(D6)組成三相逆變橋；第一功率開關(guān)晶體管(SI)的源極接第二功率開關(guān)晶體管(S2)的漏極和第一二極管(Dl)的負極，第一二極管(Dl)的正極與第二二極管(D2)的負極和參考電平點(0)相連，第二二極管(D2)的正極與第三功率開關(guān)晶體管(S3)的源極和第四功率開關(guān)晶體管(S4)的漏極相連，第二功率開關(guān)晶體管(S2)的源極和第三功率開關(guān)晶體管(S3)的漏極相連并經(jīng)第一電感(LI)接輸入三相電網(wǎng)A相的輸入端；第五功率開關(guān)晶體管(S5)的源極接第六功率開關(guān)晶體管(S6)的漏極和第三二極管(D3)的負極，第三二極管(D3)的正極與第四二極管(D4)的負極和參考電平點(0)相連，第四二極管(D4)的正極與第七功率開關(guān)晶體管(S7)的源極和第八功率開關(guān)晶體管(S8)的漏極相連，第六功率開關(guān)晶體管(S6)的源極和第七功率開關(guān)晶體管(S7)的漏極相連并經(jīng)第二電感(L2)接輸入三相電網(wǎng)B相的輸入端；第九功率開關(guān)晶體管(S9)的源極接第十功率開關(guān)晶體管(S10)的漏極和第五二極管(D5)的負極，第五二極管(D5)的正極與第六二極管(D6)的負極和參考電平點(0)相連，第六二極管(D6)的正極與第十一功率開關(guān)晶體管(Sll)的源極和第十二功率開關(guān)晶體管(S12)的漏極相連，第十功率開關(guān)晶體管(S10)的源極和第十一功率開關(guān)晶體管(Sll)的漏極相連并經(jīng)第三電感(L3)接輸入三相電網(wǎng)C相的輸入端；第一功率開關(guān)晶體管(Sl)、第五功率開關(guān)晶體管(S5)、第九功率開關(guān)晶體管(S9)的漏極相連并接第一分壓電容(Ca)，第四功率開關(guān)晶體管(S4)、第八功率開關(guān)晶體管(S8)、第十二功率開關(guān)晶體管(S12)的漏極相連并接第二分壓電容(Cb)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于所述LC濾波器由第一電感(Ll)、第二電感(L2)、第三電感(L3)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)組成；第一電容(Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)的一端分別與第一電感(Ll)、第二電感(L2)、第三電感(L3)輸出端相連，另一端連接在一起。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于所述第一功率開關(guān)晶體管(Sl)至第十二功率開關(guān)晶體管(S12)的柵極接收數(shù)字信號處理(DSP)控制器輸出空間矢量脈寬調(diào)制(SVP麗)的觸發(fā)脈沖信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于所述數(shù)字信號處理(DSP)控制器通過模/數(shù)變換(A/D)采集三相電網(wǎng)的電壓和電流信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能三相并網(wǎng)逆變器，其特征在于所述第一分壓電容Ca、第二分壓電容Cb采用電解電容400uF/600V，第一功率開關(guān)晶體管Sl至第十二功率開關(guān)晶體管S12采用IBGT 30A/900V，第一二極管Dl至第六二極管D6采用快恢復(fù)二極管，第一電感Ll、第二電感L2、第三電感L3采用鐵心電感，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3采用無極性電容luF/600V， DSP采用TI2812C
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能三相并網(wǎng)逆變器，要解決的技術(shù)問題是降低三電平逆變器輸出共模電壓。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種太陽能三相并網(wǎng)逆變器，所述太陽能三相并網(wǎng)逆變器由三電平三相橋式逆變器和LC濾波器連接組成，數(shù)字信號處理控制器輸出空間矢量脈寬調(diào)制的觸發(fā)脈沖信號控制三電平三相橋式逆變器工作。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用SVPWM控制，不僅保證輸出電壓質(zhì)量符合入網(wǎng)諧波要求，還能達到輸出三相電壓共模成分僅為1/6母線直流電壓，比未改進的傳統(tǒng)SPWM控制減小2～3倍，減小輸出濾波器體積，降低成本。
文檔編號H02M7/5395GK101789710SQ20101011232
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者劉衛(wèi)光, 劉虹, 和軍平, 孫偉遠 申請人:深圳市貴鴻達電子有限公司