[实用新型]用于光伏并网发电的三相四桥臂逆变器及光伏并网发电系统

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能发电技术领域，具体涉及一种三相四桥臂逆变器及包含该逆变器的光伏并网发电系统。

背景技术

由于能源危机、环境污染的日益严峻等因素使越来越多的国家开始意识到加快可再生能源的开放利用才是应对日益严重的能源和环境问题、实现可持续发展的必由之路。太阳能因其清洁、高效和永不衰竭的特点成为可再生能源中最具活力的绿色能源。太阳能并网发电技术将太阳能通过并网逆变装置直接馈入电网，因其具有无需储能、结构简单等独特优势，使其很快成为世界各国专家研究的热点。太阳能并网运行方式也迅速成为光伏应用的一种主要方式。

光伏并网逆变器是太阳能发电与电网连接的桥梁，是光伏并网发电系统的核心。在大功率并网电站中均采用三相并网输出方式，而三相并网逆变器性能的优劣是决定整个电站能否稳定安全运行的关键。三相光伏并网逆变器一般采用三个桥臂的结构或者三个单相全桥构成的组合式三相逆变结构，前者拓扑结构由于没有中线，所以适用于三相电网平衡的情况。但在电网质量较差的地区，三相电网电压往往不均衡，波形畸变较大，此时，三相并网逆变器就会出现并网电流谐波含量增加，系统效率降低，运行不稳定，甚至不能正常工作等问题。后者拓扑结构虽然可以对三相不平衡电网正常输送电能，但其线路复杂，体积庞大，成本较高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题是针对现有的光伏逆变器存在的上述不足，提供一种高效率、高可靠性、对电网不平衡有很强适应能力并使并网电流谐波含量极小的三相四桥臂逆变器及包含该逆变器的光伏并网发电系统。

解决上述技术问题所采用的技术方案是该三相四桥臂逆变器，其输入端与光伏阵列相连，输出端与三相电网相连，包括三个并联的桥臂(a、b、c)，每个桥臂包括串联的两个开关管(S₁、S₄/S₃、S₆/S₅、S₂)，串联在一起的两开关管的连接点为各桥臂的输出端，该逆变器还包括有与所述三个桥臂的两端并联的中性桥臂n，所述中性桥臂包括串联的两开关管(S₇、S₈)，所述两开关管(S₇、S₈)的连接点构成中性桥臂的输出端，中性桥臂的输出端与三相电网的中性线相连。

优选的是，该三相四桥臂逆变器还包括有储能电容C，所述储能电容C并联于三个桥臂的输入端，用于储能、维持直流电压的稳定以及滤波。在光伏阵列和储能电容C之间还可串接有防反冲二极管D。

进一步优选的是，该三相四桥臂逆变器还包括有三个滤波电感(L_a、L_b、L_c)和中性线滤波电感L_n，所述三个滤波电感(L_a、L_b、L_c)分别接于三个桥臂(a、b、c)的输出端和三相电网的输入端之间，所述中性线滤波电感L_n接在中性桥臂n的输出端与三相电网的中性线之间。

其中，中性线滤波电感L_n可以改善整个三相四桥臂逆变器的整体滤波效果，抑制中线电流开关纹波，减小三相输出电压的总谐波失真(THD)值。中性桥臂(也可叫做公用桥臂)可直接控制中性点电压，从而得到3个独立电压，具有固有的不平衡处理能力，中性桥臂为不平衡电流和零序电流提供了通路，在电网不平衡条件下充分发挥调节三相输出不平衡的作用。

中性桥臂n以及中性线滤波电感L_n进行调节的调节原理如下：

图1中的电路方程分别为式(1)、(2)，表示为：