一種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)光伏行業(yè)的蓬勃發(fā)展，集中式逆變器以其高效率、低成本、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在我國(guó)大批量的應(yīng)用。但隨著大功率集中式逆變器技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，對(duì)逆變器的諧波提出了明確的要求，即要求并網(wǎng)逆變器輸出的諧波必須低于3%。為了達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)兩電平逆變器如圖1所示系統(tǒng)框圖，只能通過(guò)增加后級(jí)濾波器感量和系統(tǒng)開(kāi)關(guān)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而在單機(jī)電流應(yīng)力不變的前提下，提高后級(jí)濾波器感量勢(shì)必會(huì)引起電感成本增加，并且電感噪音和電感體積都會(huì)大幅上升，同時(shí)增加開(kāi)關(guān)頻率對(duì)開(kāi)關(guān)管的應(yīng)力提出了更高的要求，而目前開(kāi)關(guān)管很難滿足要求。為了滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)克服兩電平中存在的問(wèn)題，行業(yè)內(nèi)將逆變器的拓?fù)湫问睫D(zhuǎn)向多電平。但是在大功率場(chǎng)合，受多電平逆變器中單管容量的限制，多電平逆變器需要多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，但是多機(jī)并聯(lián)模式控制方式較為復(fù)雜，故障率較高，并且產(chǎn)業(yè)化程度低，成本居高不下。
[0003]另外，為了追求最大的電能轉(zhuǎn)化效率，業(yè)主希望集中式逆變器具有多路ΜΡΡΤ的功能，傳統(tǒng)的兩電平集中式逆變器受拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的限制，無(wú)法解決該問(wèn)題。目前該問(wèn)題的解決方式只有靠模塊化并聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，但是，模塊化并聯(lián)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型針對(duì)目前電氣設(shè)備中散熱系統(tǒng)所存在的問(wèn)題，提出了一種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電裝置，有效減小輸出諧波(THD)含量及輸出濾波參數(shù)，使得開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力較小。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電裝置，包括依次連接的直流輸入單元、多相逆變單元、交流濾波單元和變壓器單元；所述直流輸入單元為一組或并列的兩組光伏陣列；所述多相逆變單元由Ν組相數(shù)彡6的IGBT或M0SFET組成NPC型半橋單元并聯(lián)組成，其各相之間的相差為360/Ν度；所述多相逆變單元的直流輸入端接一組光伏陣列時(shí)，光伏陣列的PV+和PV-分別接多相逆變單元直流輸入側(cè)Ρ端和Ν端，所述多相逆變單元的直流輸入端接兩組光伏陣列時(shí)，兩組光伏陣列的PV1+和PV1-分別接多相逆變單元直流側(cè)Ρ端和0端，PV2+與PV2-分別接多相逆變單元直流側(cè)0端和Ν端；所述交流濾波單元是由多相逆變單元中各相的輸出端分別串聯(lián)的濾波電感以及多相逆變單元相鄰相之間跨接的濾波電容組成；每一組交流濾波單元連同后級(jí)變壓器單元的變壓器漏感等效為L(zhǎng)CL濾波器；所述變壓器單元原邊根據(jù)多相逆變單元的輸出相數(shù)給出對(duì)應(yīng)的線包，每相線包的首端和末端分別按相序接到多相逆變器單元輸出相應(yīng)的相。
[0007]所述多相逆變單元的每組NPC型半橋單元上還并聯(lián)有一組或多組NPC型半橋單J L ο
[0008]所述多相逆變單元的調(diào)制方式為層疊載波與移相載波相結(jié)合的方式。
[0009]當(dāng)多相逆變單元為六相時(shí)，相序依次為A、X、B、Y、C、Z，所述多相逆變單元的調(diào)制方式為:其中A相正半周由O度正極載波調(diào)制，A相負(fù)半周由O度負(fù)極載波調(diào)制，X相正半周由180度正極載波調(diào)制，X相負(fù)半周由180度負(fù)極載波調(diào)制，A相調(diào)制波與X相調(diào)制波互差180度；其余B相與Y相、C相與Z相的調(diào)制方法與A、X相類似，只是調(diào)制波按之前所述的相位關(guān)系發(fā)生變化。
[0010]所述多相逆變單元的輸出相電壓Uax是通過(guò)A相三電平波形與X相三電平波形作差，其輸出相電壓Uax波形呈現(xiàn)5電平PffM電壓波形，電平數(shù)量翻倍。
[0011]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具備如下優(yōu)點(diǎn):
[0012](I)本實(shí)用新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，逆變單元由多相逆變橋臂并聯(lián)組成，并且每相輸出均采用雙臂調(diào)制輸出，所以輸出電平數(shù)多，可有效減小輸出諧波(THD)含量及輸出濾波參數(shù)。
[0013](2)本實(shí)用新型中逆變單元采用了多相橋臂并聯(lián)的形式，使得開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力較小。
[0014](3)由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中直流輸入可接入兩路光伏組件，所以該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)兩路MPPT功能。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1傳統(tǒng)集中式逆變器系統(tǒng)原理圖。
[0016]圖2多相逆變系統(tǒng)原理圖。
[0017]圖3新型逆變單元基本拓?fù)洹?br>[0018]圖4多相逆變系統(tǒng)變壓器單元原理圖。
[0019]圖5基本逆變單元發(fā)波調(diào)制方式。
[0020]圖6基本逆變單兀輸出相電壓。
[0021]圖7新型逆變單元改進(jìn)拓?fù)洹?br>[0022]圖8改進(jìn)逆變單元發(fā)波調(diào)制方式。
[0023]圖9改進(jìn)逆變單元輸出相電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖2所示為多相逆變系統(tǒng)原理圖，如圖所示，一種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電裝置，包括依次連接的直流輸入單元、多相逆變單元、交流濾波單元和變壓器單元。
[0025]如圖3所示為多相逆變單元基本拓?fù)鋱D，所述直流輸入單元可以是一路或兩路光伏陣列并列接入其后級(jí)的多相逆變單元的直流輸入端。所述多相逆變單元的直流輸入端接一組PV陣列時(shí)，其PV+與PV-分別接多相逆變單元直流輸入側(cè)P、N端，所述多相逆變單元的直流輸入端接兩組PV陣列時(shí)，其PVl+與PVl-分別接多相逆變單元直流側(cè)P、O端，PV2+與PV2-分別接多相逆變單元直流側(cè)0、N端。
[0026]所述多相逆變單元由N組(相數(shù)彡6) IGBT或MOSFET組成NPC型半橋單元組成。其各相之間的相差為360/N度。
[0027]所述多相逆變單元后級(jí)接有交流輸出濾波單元。該濾波單元是由多相逆變單元中各相的輸出端分別串聯(lián)一濾波電感和相鄰相之間跨接一濾波電容組成。每一組交流濾波單元連同后級(jí)變壓器單元的變壓器漏感等效為L(zhǎng)CL濾波器。
[0028]所述輸出濾波單元后級(jí)接入并網(wǎng)變壓器。所述變壓器單元原邊根據(jù)多相逆變單元的輸出相數(shù)給出對(duì)應(yīng)的線包，每相線包的首端和末端分別按相序接到多相逆變器單元輸出相應(yīng)的相。
[0029]圖4為多相逆變系統(tǒng)變壓器單元原理圖，所述變壓器單元的原邊有三組繞組，分別與逆變器單元的三組輸出端相連接，即A、X與變壓器單元第一繞組連接，B、Y與變壓器單元第二繞組連接，C、Z與變壓器單元第三繞組連接。所述變壓器單元的副邊繞組的三個(gè)輸出接頭均從一母線并聯(lián)輸出。
[0030]圖5為基本逆變單元發(fā)波調(diào)制方式，所述多相逆變單元的調(diào)制方式為層疊載波與移相載波相結(jié)合的方式。如圖所示，逆變單元以六相為例，相序依次為A、X、B、Y、C、Z，其逆變單元的調(diào)制方式為:其中A相正半周由O度正極載波(Z-up-0)調(diào)制，A相負(fù)半周由O度負(fù)極載波(Ζ-down-O)調(diào)制，X相正半周由180度正極載波(Z_up-180)調(diào)制，X相負(fù)半周由180度負(fù)極載波(Z-down-180)調(diào)制，A相調(diào)制波(UA)與X相調(diào)制波(UX)互差180度；其余B相與Y相、C相與Z相的調(diào)制方法與A、X相類似，只是調(diào)制波按之前所述的相位關(guān)系發(fā)生變化。
[0031]圖6為基本逆變單兀輸出相電壓。如圖所不，所述多相逆變單兀的輸出相電壓Uax，該電壓是通過(guò)A相三電平波形與X相三電平波形作差，其輸出相電壓Uax波形呈現(xiàn)5電平PWM電壓波形，電平數(shù)量翻倍。
[0032]如圖7所示，對(duì)所述逆變單元拓?fù)溥M(jìn)行改進(jìn)，所述多相逆變單元的每組NPC型半橋單元上還并聯(lián)有一組或多組NPC型半橋單元。具體的，在Al、X1、B1、Y1、C1、Zl六條基本橋臂的基礎(chǔ)上分別并聯(lián)一條A2、X2、B2、Y2、C2、Z2橋臂。其中Al臂輸出與A2臂輸出經(jīng)過(guò)電感后并聯(lián)，組合為A相輸出，用同樣的方法組合出其余5相輸出。
[0033]圖7所示改進(jìn)逆變單元拓?fù)涞恼{(diào)制方式如圖8所示。Al、A2臂采用交錯(cuò)控制，其載波相差90度。其中Al相正半周由O度正極載波(Ζ-up-O)調(diào)制，Al相負(fù)半周由O度負(fù)極載波(Ζ-down-O)調(diào)制，Xl相正半周由180度正極載波(Z_up-180)調(diào)制，Xl相負(fù)半周由180度負(fù)極載波(Z-down-180)調(diào)制，A2相正半周由90度正極載波(Z_up-90)調(diào)制，A2相負(fù)半周由90度負(fù)極載波(Z-down-90)調(diào)制，X2相正半周由270度正極載波(Z_up-270)調(diào)制，X2相負(fù)半周由270度負(fù)極載波(Z-down-270)調(diào)制，Al相調(diào)制波與A2相調(diào)制波相同，均為UA, Xl相調(diào)制波與X2相調(diào)制波相同，均為UX,且UA與UX互差180度。其余B1、B2、Y1、Y2與C1、C2、Z1、Z2的調(diào)制方法與A1、A2、X1、X2相雷同，只是調(diào)制波按之前所述的相位關(guān)系發(fā)生變化。
[0034]所述改進(jìn)的逆變單元的輸出相電壓如圖9所示，其為9電平輸出電壓。AX輸出電壓為(UAl+UA2)/2-(UXl+UX2)/2。電平數(shù)量較所述基本逆變單元翻了一倍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電裝置，其特征在于:包括依次連接的直流輸入單元、多相逆變單元、交流濾波單元和變壓器單元；所述直流輸入單元為一組或并列的兩組光伏陣列；所述多相逆變單元由N組相數(shù)彡6的IGBT或MOSFET組成NPC型半橋單元并聯(lián)組成，其各相之間的相差為360/N度；所述多相逆變單元的直流輸入端接一組光伏陣列時(shí)，光伏陣列的PV+和PV-分別接多相逆變單元直流輸入側(cè)P端和N端，所述多相逆變單元的直流輸入端接兩組光伏陣列時(shí)，兩組光伏陣列的PV1+和PV1-分別接多相逆變單元直流側(cè)P端和0端，PV2+與PV2-分別接多相逆變單元直流側(cè)0端和N端；所述交流濾波單元是由多相逆變單元中各相的輸出端分別串聯(lián)的濾波電感以及多相逆變單元相鄰相之間跨接的濾波電容組成；每一組交流濾波單元連同后級(jí)變壓器單元的變壓器漏感等效為L(zhǎng)CL濾波器；所述變壓器單元原邊根據(jù)多相逆變單元的輸出相數(shù)給出對(duì)應(yīng)的線包，每相線包的首端和末端分別按相序接到多相逆變器單元輸出相應(yīng)的相。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電裝置，其特征在于:所述多相逆變單元的每組NPC型半橋單元上還并聯(lián)有一組或多組NPC型半橋單元。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電裝置，其特征在于:所述多相逆變單元的輸出相電壓UAX是通過(guò)A相三電平波形與X相三電平波形作差，其輸出相電壓UAX波形呈現(xiàn)5電平PWM電壓波形，電平數(shù)量翻倍。
【專利摘要】一種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電裝置，包括依次連接的直流輸入單元、多相逆變單元、交流濾波單元和變壓器單元；直流輸入單元為一組或并列的兩組光伏陣列；多相逆變單元由N組相數(shù)≥6的IGBT或MOSFET組成NPC型半橋單元并聯(lián)組成，其各相之間的相差為360/N度；交流濾波單元是由多相逆變單元中各相的輸出端分別串聯(lián)的濾波電感以及多相逆變單元相鄰相之間跨接的濾波電容組成；每一組交流濾波單元連同后級(jí)變壓器單元的變壓器漏感等效為L(zhǎng)CL濾波器；變壓器單元原邊根據(jù)多相逆變單元的輸出相數(shù)給出對(duì)應(yīng)的線包，每相線包的首端和末端分別按相序接到多相逆變器單元輸出相應(yīng)的相；本實(shí)用新型有效減小輸出諧波含量及輸出濾波參數(shù)，使得開(kāi)關(guān)管的電流應(yīng)力較小。
【IPC分類】H02J3/38, H02S40/32
【公開(kāi)號(hào)】CN205051361
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520789601
【發(fā)明人】黨凱, 劉小剛, 張新濤, 丁劉根, 宋東升
【申請(qǐng)人】特變電工西安電氣科技有限公司, 特變電工新疆新能源股份有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月12日