[实用新型]全数字控制三相太阳能光伏并网逆变器

说明书

技术领域

本实用新型涉及光伏发电与电气技术领域，具体涉及一种全数字控制三相太阳能光伏并网逆变器。

背景技术

世界能源结构正在发生巨大的变革。以资源有限、污染严重的石化能源为主的能源结构将逐步转变为以资源无限，清洁干净的可再生能源为主的多样性，复合型的能源结构。太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其永不枯竭、无污染、不受地域资源限制等优点，正得到迅速的推广应用，太阳能光伏发电是太阳能利用的主要形式。随着太阳能光伏发电应用的发展，太阳能光伏发电已经不再只是作为偏远无电地区的能源供应，而是向逐渐取代常规能源的方向发展。

在国外，并网发电逐渐成为太阳能光伏发电的主要应用领域，太阳能光伏发电产业已经逐渐形成，并持续高速发展。国内太阳能光伏发电应用则刚刚起步，作为太阳能并网发电系统核心设备的光伏并网逆变器主要依靠进口，虽然国内也有自主的并网逆变器产品，但存在系统运行不稳定，可靠性低，保护措施不全，容易引起事故，技术水平同国际水平相比有待于进一步提高和完善的缺点。

光伏并网逆变器的研制包含许多关键技术，例如主逆变电路拓扑选择，控制方式、并网方式等，下面分别对其予以说明：

主逆变电路拓扑结构：随着电力电子技术的发展，大容量低成本的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块、IPM(IntelligentPower Module，智能功率模块)的上市，产生了许多逆变器的拓扑结构，但用于三相并网逆变器的主要拓扑结构为三相电压型桥式拓扑。

控制器及控制方式：在逆变器的控制器选择上早期采用专用的芯片产生PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号，然后通过模拟电路来实现驱动和信号的检测，控制方式也是传统的模拟电路控制，其方法简单、单一；后来DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)被越来越多的采用，但控制上仅是将模拟的功能数字化实现，控制结果往往不及单纯的模拟控制。

并网方式：传统的方法是用模拟电路进行过零点捕获，然后反馈到控制器去跟踪电网电压的相位，从而实现并网。此种方式在电网电压畸变、振荡、不平衡情况下很难实现同步跟踪。

综上所述，现有技术中的太阳能光伏并网逆变器主要通过模拟电路或模拟电路功能数字化实现，其一致性和可靠性差，性能低，导致太阳能不能得到高效利用。

实用新型内容

本实用新型提供一种全数字控制三相太阳能光伏并网逆变器，用以解决现有技术中光伏并网逆变器可靠性低，运行不稳定，保护措施不全的问题，进而提高太阳能的利用效率。

本实用新型所述技术方案包括：

一种全数字控制三相太阳能光伏并网逆变器，包括三相桥式逆变单元13、控制单元12、驱动单元11和信号采集单元10，所述三相桥式逆变单元13通过信号采集单元10与控制单元12、驱动单元11形成闭环控制系统，其中：

三相桥式逆变单元13的输入端与太阳能光伏阵列1的输出端相连，三相桥式逆变单元13的输出端通过三相工频变压器6及交流接触器8与三相电网9连接；

所述信号采集单元10采集三相电网9电压、三相桥式逆变单元13输出电流、太阳能光伏阵列1输出电流和输出电压，控制单元12对信号采集单元10采集的电流、电压信号进行高速采样和A/D转换，当控制单元10检测到太阳能光伏阵列1的输出电压达到设定启动电压，并且三相电网9电压的幅值和频率均在正常范围内时，控制单元10确定三相电网9电压的相位信息，并通过驱动单元11发送驱动信号调节三相桥式逆变单元13输出电压的幅值和相位使其和三相电网9电压的幅值和相位一致后，再发出控制指令将交流接触器8闭合，开始并网。

进一步地，所述三相桥式逆变单元13的输出端接三相工频变压器6的初级线圈，三相工频变压器6的次级线圈接电磁干扰滤波器7，电磁干扰滤波器7的输出经过三相交流接触器8并入三相电网9。

进一步地，所述三相桥式逆变单元13包括防反二极管2、解耦电容3、三相逆变桥4和三相滤波电抗器5，所述太阳能光伏阵列1经过防反二极管2、解耦电容3后输入三相逆变桥4后经三相滤波电抗器5输出。

进一步地，所述三相逆变桥4包括三个两单元的IGBT模块。