[发明专利]基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏逆变器技术领域，具体涉及一种基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置。

背景技术

为了提高光伏逆变器的单机容量，大多数大功率并网逆变器均采用多电平的方式。采用多电平逆变器的主要目的，就是为了利用低耐压开关器件实现高电压输出。级联法和多重叠加法都是生成多电平逆变器的主要方法。级联法是把N个具有独立直流源、输出电压为SPWM波的H桥(逆变单元)，将它们的三角载波依次移相2π/N，直接将H桥的输出电压进行串联叠加，使输出电压成为SPWM多电平阶梯波，以达到消除载波谐波、改善输出波形、提高输出电压、扩大输出功率的目的。多重叠加法(多重化技术)是指把N个输出电压为方波的H桥，将它们的输出电压依次移开π/N，通过输出变压器二次侧进行串联叠加，使叠加后的输出电压成为多电平阶梯波电压，以达到消除基波谐波，改善输出电压波形、提高输出电压、扩大输出功率的目的。

申请号为CN201280041767.8的专利提出在光伏系统中使用N个级联的H桥转换器能够产生具有2N+1个电压电平的电压波形，利用该电压波形可以获得正弦波的良好逼近。在该拓扑中，转换器的DC电源被彼此隔离。并且级联式逆变器具有元件使用少、结构简单及易于模块化等特点。但是由于级联式多电平逆变器的独立电源需要采用多个光伏阵列，而使用多路PV阵列对H桥单元供电存在PV组件的PID效应以及各PV组件对地共模漏电流等问题。

申请号为CN201210106659.6的专利提出多重化技术在光伏并网中使用，DC/AC的变换的开关频率等于电网额定频率，减小了有功损耗，使得光伏并网发电装置的总效率提高；利用变压器对逆变器的输出电压进行合成，并网电流总谐波畸变率得到了降低。然而此多重叠加式逆变器是将方波电压进行叠加，无法进行PWM调压。为了达到调压，该专利在每路PV光伏阵列与逆变器之间增加了一(DC-DC)boost升压电路，来实现整个系统的调压功能，但是boost电路的加入使得系统的效率降低了，还增加了系统的成本和复杂度。此外，此变压器为了达到谐波最优的目标，必须采用特定变比进行匹配，制造工艺上不容易实现。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置，解决了非隔离型级联式逆变器PV组件PID效应及PV组件共模漏电流问题，克服了多重化技术在光伏并网系统应用中无法实现PWM调压的问题，以及移相变压器制造工艺不容易实现的问题，并且降低大功率集中式光伏并网逆变系统的制造成本。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置，所述三相光伏逆变装置的直流侧采用一组光伏阵列作为直流源输入，所述光伏阵列的输出端并联有多个光伏逆变单元支路，所述多个光伏逆变单元支路的输出端依次串联连接，串联后的输出端直接并入中压电网；所述每个光伏逆变单元支路的输入端并联有一组母线电容，所述母线电容的输出端与光伏逆变单元的输入端相连接；所述光伏逆变单元由三相PWM逆变器与一变压器串联连接组成，所述三相PWM逆变器的输入端为光伏逆变单元支路的输入端，所述三相PWM逆变器的输出端与变压器的原边绕组相连接，变压器的副边绕组为支路的输出端，与其它并联支路的输出端相串联连接。

在所述变压器的二次侧接入CL滤波器，所述CL滤波器与变压器的漏感形成LCL滤波器。

所述三相PWM逆变器的功率模块所采取的是锯齿波移相的PWM调制方法。

所述各光伏逆变单元支路中的三相PWM逆变器中的功率单元采用的是全控型功率器件构成功率单元的主电路，通过控制器发出驱动信号来实现功率开关管的导通与关断工作状态切换。

所述全控型功率开关器件采用绝缘栅双极型晶体管IGBT、金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或集成门极换流晶闸管IGCT。

所述各光伏逆变单元支路中变压器的原边和副边使用D/Y联结，或D/D、Y/Y、Y/D联结，且各变压器的变比都相同。

所述三相PWM逆变器为三相半桥逆变器。

所述三相PWM逆变器为三相H桥逆变器、三相多电平逆变器及三相逆变器拓扑结构。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：