[发明专利]具有换相装置的单相逆变器及其换相并网策略

说明书

具有换相装置的单相逆变器及其换相并网策略，属于光伏发电技术领域，具体涉及单相逆变器的换相装置及换相策略，具有换相装置的单相逆变器在交流输出端设置换相装置，换向装置由1个可控硅、1个主控继电器和2个换相继电器组成，其中可控硅与主控继电器并联，并联电路两端分别连接交流输出和换相继电器1的输入端，换相继电器1的输出分别连接三相线路中的一相和换相继电器2的输入端，换相继电器2的输出端连接三相线路的其他两相。TTU定时采集供电线路及单相逆变器数据，根据各相电压或电能量消耗，调整单相逆变器输出的相位，平衡各相电压和能耗，保证光伏发电设备正常工作。

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及单相逆变器的换相装置及换相策略。

背景技术

传统能源日益枯竭，太阳能取之不尽，用之不竭，成为我国未来的主导新能源。目前，利用荒山、草原、建筑物房顶，尤其是广大农村地区居民的房屋屋顶投建了很多光伏发电设备，有效地利用了太阳能资源，并且给投资者带来了经济效益。

逆变器是光伏并网发电和核心组件。按照交流侧输出相位数，逆变器分为单相逆变器和三相逆变器。三相逆变器输出AC380V，单相逆变器输出AC220V。三相逆变器常常用于大功率并网电站设计中，结构复杂，成本高。单相逆变器通常用于民用电中，主要针对家庭应用，如光伏发电设备。本发明针对单相逆变器。

逆变器并网发电的原理是逆变器的输出电压要高于主网的电压，才能并网。为了保证电网安全，当主网某一相上的电压高于一定的阈值时（如242V），该相上的单相逆变器就会处于一种微功率发电状态，即使光伏发电条件良好，也不能进行大功率发电，这不仅造成了光伏能源的浪费，也给光伏投资者带来经济损失。

当单相逆变器连接的主网某一相位上的电压达到阈值，不能接收电能量输送时，另外两个相位上的电压有可能比较低，可以接受电能量输入。

造成上述情况的原因，除了线路、设备的老化和布局不合理等因素外，重要的原因是三相负荷严重不平衡。电网损耗与电流的平方成正比例关系，当三相负荷平衡时，系统的损耗最小。

三相负荷不平衡会引起三相电压不平衡，重负荷相的电压损失较大，变压器会调整容量或档位，造成轻负荷相的电压升高。近些年农村大量单相用电电器的普及应用，造成用电负荷剧增，同时也造成了低压电网三相负荷严重不平衡状况，最终导致各相电压不平衡。

目前，调整三相不平衡的方法主要是手动或自动调整负荷的相位，并没有考虑光伏发电设备的输出。调整光伏发电设备的输出相位，一方面可以避免由于某相电压过高而不能满负荷发电，另一方面，还可以补偿某相的电能量供应，调整变压器的三相负荷不平衡。

目前，单相逆变器是固定连接到主网的某一相位上，不能切换相位输出。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有换相装置的单相逆变器，可以根据上位机的指令完成相位投切；同时，还提供一种换相策略，在保证供电网络安全的同时，发挥光伏发电设备的最大效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具有换相装置的单相逆变器，结构上由DC滤波器、DC/DC变换、DC/AC变换、AC滤波器、控制器、通信模块、显示单元构成，关键是：在交流输出端，设置换相装置，换向装置由1个可控硅、1个主控继电器和2个换相继电器组成，其中可控硅与主控继电器并联，并联电路两端分别连接交流输出和换相继电器1的输入端，换相继电器1的输出分别连接三相线路中的一相和换相继电器2的输入端，换相继电器2的输出端连接三相线路的其他两相。

在并网侧，即交流输出端，单相逆变器具备机械互锁功能的继电器和可控硅，保证并网时有且只有一相并网，同时保证过零投切，过零投切动作离散性不超过1ms。

供电线路上电压过高，从本质上来说，是供电和消耗的不平衡问题。在用电低谷期，供电线路上的电压会升高，导致单相逆变器并网时需要进一步提高并网电压，增加了微功率发电的概率。