[实用新型]一种孤岛模式下的混合多电平光伏逆变器发电装置

说明书

技术领域

　　本实用新型涉及一种孤岛模式下的混合多电平光伏逆变器发电装置，属太阳能发电技术领域。

背景技术

随着现代工业的长足发展，人类对电力能源的需求不断增大，全球的化石能源面向枯竭，且环境污染的日益加重，越来越多的国家意识到开发新能源是完成可持续发展的必经之路。太阳能具有清洁、安全、取之不尽用之不竭的特点，是新能源中可开发性最强的能源之一，光伏发电技术前景广阔，现已成为研究的热点。

光伏发电装置是通过光伏电池板汇集光能，由直流电转化成相对稳定的交流电，并入电网或直接供给电能。对于光伏发电的硬件平台研究主要集中在并网和孤岛模式下的稳定运行，并网模式可以把全部储能发送至电网，孤岛模式下需要稳定地为用户供电，都需要满足一定的电能质量要求。

对于工业应用的大功率光伏逆变器装置，由于逆变器中的半导体器件的功率承受等级受限，所以输出电压等级不高，并且大功率逆变器装置对光伏阵列直流侧电压要求较高、输出谐波含量较高且接入负载后产生较大的瞬时冲击电流，导致IGBT模块内部造成冲击损坏，严重时逆变器装置不能可靠变流，造成安全隐患。

发明内容

本实用新型的目的是，针对现有逆变器输出电压等级较低且高谐波含量等问题，提出一种孤岛模式下的混合多电平单相逆变器发电装置，旨在提高逆变器输出电压等级，并降低输出电压谐波含量，降低开关器件的功率损耗。

本实用新型的技术方案是，本实用新型一种孤岛模式下的混合多电平单相逆变器发电装置包括主电路和控制电路。

主电路包括光伏阵列、直流升压电路、混合多电平逆变器和变压器；光伏阵列、直流升压电路、混合多电平逆变器与变压器依次连接；其中混合多电平逆变器共有三个输出端，前两端为主逆变器，后一端为副逆变器，每个输出端都与逆变器相连，所述的变压器为升压隔离变压器。

主电路中混合多电平逆变器采用3个并联的单相桥式逆变器，包括两个主逆变器和一个副逆变器；每个主逆变器的2组4个功率器件互补导通，而副逆变器的2组6个功率器件互补导通，主逆变器通过变比为3的升压变压器产生幅值为1200V的电压信号，副逆变器通过变比为1/3的降压变压器产生幅值为1/3V的PWM电压信号，通过三者的叠加，产生幅值为1800V的正弦电压信号，实现升压。

控制电路包括控制模块、直流电压电流检测模块、IGBT驱动保护模块和交流电压检测模块；在直流侧，直流电压电流检测模块、控制模块依次连接；在交流侧，交流电压检测模块、控制模块、IGBT驱动保护模块依次连接；IGBT驱动保护模块接入混合多电平逆变器，交流电压检测模块、变压器与负载连接。

控制模块包括DSP处理器、A/D转换器、故障检测电路、保护电路、过零捕获电路和触摸液晶显示屏；A/D转换器、故障检测电路、保护电路、过零捕获电路接入DSP处理器，触摸液晶显示屏与DSP处理器双向连接。

所述DSP处理器型号为TI公司TMS320F2812，设有可与上位机进行通讯的RS485通讯接口。

所述混合多电平逆变器需要七组IGBT模块，其中副逆变器前级需要两组模块串联，并与其他五组模块并联，所述IGBT模块的型号为FF450R17ME3。

所述IGBT驱动保护模块采用CONCEPT公司的2SP0115T驱动板。

所述直流电压电流检测模块采用LT-211，交流电压检测模块采用220V/5V交流变压器和电压跟随器INA106芯片。

所述故障检测电路采用逻辑电路六反相器4069芯片和D触发器4013芯片。

所述保护电路包括直流侧电压保护电路，直流侧电压保护电路采用了LM393比较器、HCPL4504光耦芯片和逻辑电路六反相器4069芯片，LM393比较器、HCPL4504光耦芯片、逻辑电路六反相器4069芯片依次连接。

与现有的混合型多电平逆变器相比，本实用新型具体有以下优点：主电路连接有隔离变压器，能够使光伏发电系统与负载隔离，防止任何一方出现故障导致整个系统崩溃；具有较好的提升逆变器输出电压等级，满足大功率负载要求；有较低的谐波含量，提升输出电压电能质量，更为可靠地为负载供电。

附图说明

图１为本实用新型混合多电平光伏逆变器发电装置结构框图；

图2为本实用新型实施例控制模块结构框图；

图3为本实用新型实施例电路原理图；

图4为本实用新型实施例电压电流检测模块原理图；