一種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國光伏行業(yè)的蓬勃發(fā)展，集中式逆變器以其高效率、低成本、易維護等優(yōu)點已經(jīng)在我國大批量的應(yīng)用。但隨著大功率集中式逆變器技術(shù)的不斷發(fā)展，國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺，對逆變器的諧波提出了明確的要求，即要求并網(wǎng)逆變器輸出的諧波必須低于3%。為了達(dá)到這個標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)兩電平逆變器如圖1所示系統(tǒng)框圖，只能通過增加后級濾波器感量和系統(tǒng)開關(guān)頻率來實現(xiàn)，然而在單機電流應(yīng)力不變的前提下，提高后級濾波器感量勢必會引起電感成本增加，并且電感噪音和電感體積都會大幅上升，同時增加開關(guān)頻率對開關(guān)管的應(yīng)力提出了更高的要求，而目前開關(guān)管很難滿足要求。為了滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時克服兩電平中存在的問題，行業(yè)內(nèi)將逆變器的拓?fù)湫问睫D(zhuǎn)向多電平。但是在大功率場合，受多電平逆變器中單管容量的限制，多電平逆變器需要多機并聯(lián)運行，但是多機并聯(lián)模式控制方式較為復(fù)雜，故障率較高，并且產(chǎn)業(yè)化程度低，成本居高不下。
[0003]另外，為了追求最大的電能轉(zhuǎn)化效率，業(yè)主希望集中式逆變器具有多路MPPT的功能，傳統(tǒng)的兩電平集中式逆變器受拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的限制，無法解決該問題。目前該問題的解決方式只有靠模塊化并聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)，但是，模塊化并聯(lián)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化有待進一步加強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對目前電氣設(shè)備中散熱系統(tǒng)所存在的問題，提出了一種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電系統(tǒng)，有效減小輸出諧波(THD)含量及輸出濾波參數(shù)，使得開關(guān)管的電流應(yīng)力較小。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括依次連接的直流輸入單元、多相逆變單元、交流濾波單元和變壓器單元；所述直流輸入單元為一組或并列的兩組光伏陣列；所述多相逆變單元由N組相數(shù)彡6的IGBT或M0SFET組成NPC型半橋單元并聯(lián)組成，其各相之間的相差為360/N度；所述多相逆變單元的直流輸入端接一組光伏陣列時，光伏陣列的PV+和PV-分別接多相逆變單元直流輸入側(cè)P端和N端，所述多相逆變單元的直流輸入端接兩組光伏陣列時，兩組光伏陣列的PV1+和PV1-分別接多相逆變單元直流側(cè)P端和0端，PV2+與PV2-分別接多相逆變單元直流側(cè)0端和N端；所述交流濾波單元是由多相逆變單元中各相的輸出端分別串聯(lián)的濾波電感以及多相逆變單元相鄰相之間跨接的濾波電容組成；每一組交流濾波單元連同后級變壓器單元的變壓器漏感等效為LCL濾波器；所述變壓器單元原邊根據(jù)多相逆變單元的輸出相數(shù)給出對應(yīng)的線包，每相線包的首端和末端分別按相序接到多相逆變器單元輸出相應(yīng)的相。
[0007]所述多相逆變單元的每組NPC型半橋單元上還并聯(lián)有一組或多組NPC型半橋單J L o
[0008]所述多相逆變單元的調(diào)制方式為層疊載波與移相載波相結(jié)合的方式。
[0009]當(dāng)多相逆變單元為六相時，相序依次為A、X、B、Y、C、Z，所述多相逆變單元的調(diào)制方式為:其中A相正半周由0度正極載波調(diào)制，A相負(fù)半周由0度負(fù)極載波調(diào)制，X相正半周由180度正極載波調(diào)制，X相負(fù)半周由180度負(fù)極載波調(diào)制，A相調(diào)制波與X相調(diào)制波互差180度；其余B相與Y相、C相與Z相的調(diào)制方法與A、X相類似，只是調(diào)制波按之前所述的相位關(guān)系發(fā)生變化。
[0010]所述多相逆變單元的輸出相電壓UAX是通過A相三電平波形與X相三電平波形作差，其輸出相電壓υΑΧ波形呈現(xiàn)5電平PWM電壓波形，電平數(shù)量翻倍。
[0011]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點:
[0012](1)本發(fā)明的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，逆變單元由多相逆變橋臂并聯(lián)組成，并且每相輸出均采用雙臂調(diào)制輸出，所以輸出電平數(shù)多，可有效減小輸出諧波(THD)含量及輸出濾波參數(shù)。
[0013](2)本發(fā)明中逆變單元采用了多相橋臂并聯(lián)的形式，使得開關(guān)管的電流應(yīng)力較小。
[0014](3)由于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中直流輸入可接入兩路光伏組件，所以該系統(tǒng)可實現(xiàn)兩路MPPT功能。
【附圖說明】
[0015]圖1傳統(tǒng)集中式逆變器系統(tǒng)原理圖。
[0016]圖2多相逆變系統(tǒng)原理圖。
[0017]圖3新型逆變單元基本拓?fù)洹?br>[0018]圖4多相逆變系統(tǒng)變壓器單元原理圖。
[0019]圖5基本逆變單元發(fā)波調(diào)制方式。
[0020]圖6基本逆變單兀輸出相電壓。
[0021]圖7新型逆變單元改進拓?fù)洹?br>[0022]圖8改進逆變單元發(fā)波調(diào)制方式。
[0023]圖9改進逆變單元輸出相電壓。
【具體實施方式】
[0024]如圖2所示為多相逆變系統(tǒng)原理圖，如圖所示，一種基于多相逆變單元的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括依次連接的直流輸入單元、多相逆變單元、交流濾波單元和變壓器單元。
[0025]如圖3所示為多相逆變單元基本拓?fù)鋱D，所述直流輸入單元可以是一路或兩路光伏陣列并列接入其后級的多相逆變單元的直流輸入端。所述多相逆變單元的直流輸入端接一組PV陣列時，其PV+與PV-分別接多相逆變單元直流輸入側(cè)P、N端，所述多相逆變單元的直流輸入端接兩組PV陣列時，其PV1+與PV1-分別接多相逆變單元直流側(cè)P、0端，PV2+與PV2-分別接多相逆變單元直流側(cè)0、N端。
[0026]所述多相逆變單元由N組(相數(shù)彡6) IGBT或M0SFET組成NPC型半橋單元組成。其各相之間的相差為360/N度。
[0027]所述多相逆變單元后級接有交流輸出濾波單元。該濾波單元是由多相逆變單元中各相的輸出端分別串聯(lián)一濾波電感和相鄰相之間跨接一濾波電容組成。每一組交流濾波單元連同后級變壓器單元的變壓器漏感等效為LCL濾波器。
[0028]所述輸出濾波單元后級接入并網(wǎng)變壓器。所述變壓器單元原邊根據(jù)多相逆變單元的輸出相數(shù)給出對應(yīng)的線包，每相線包的首端和末端分別按相序接到多相逆變器單元輸出相應(yīng)的相。
[0029]圖4為多相逆變