基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置制造方法及图纸

基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置，其直流侧采用一组光伏阵列作为直流源输入，光伏阵列输出端并联有多个光伏逆变单元支路，多个光伏逆变单元支路输出端依次串联连接，串联后的输出端直接并入中压电网；每个光伏逆变单元支路的输入端并联有一组母线电容，母线电容的输出端与光伏逆变单元的输入端相连接；光伏逆变单元由三相PWM逆变器与一变压器串联连接组成，三相PWM逆变器的输入端为光伏逆变单元支路的输入端，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；本发明专利技术使用的变压器与传统的移相变压器相比制造工艺简化，并且降低大功率集中式光伏并网逆变系统的制造成本。

【技术实现步骤摘要】
基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置
本专利技术涉及光伏逆变器
，具体涉及一种基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置。
技术介绍
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2 /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、提闻输出电压、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2Ν+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。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术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，本专利技术采用如下技术方案: 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。 本专利技术和现有技术相比，具有如下优点: 本专利技术可以应用于高频、大功率的场合。相比于其他光伏逆变器拓扑，此专利技术采用的元件更少，有效降低了逆变器的损耗，且效率高。各功率单元控制都一样，控制简单。采用PWM调压，使得并网电流谐波更小。充分利用变压器的漏感，使CL滤波器的体积减小，同时成本也降低了。故整机的成本优势非常显著。此外，整体系统容易实现模块化与标准化。本专利技术解决了级联式逆变器在光伏并网系统使用中需要采用多路直流源以及各逆变单元输出功率不平衡等问题，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。 【附图说明】 图1是本专利技术基本电路拓扑的结构示意图。 图2是加入CL滤波器的电路结构示意图。 图3是N = 4的电路结构示意图。 图4是锯齿波移相调制载波示意图。 图5是四组三相半桥组成的PWM逆变器单元。 图6是Gll和G12的PWM信号。 图7是四组逆变单元第一相桥臂上开关的PWM信号。 图8是四组逆变单元第一相桥臂下开关的PWM信号。 【具体实施方式】 以下结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。 如图1所示，本专利技术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。 本专利技术可以利用变压器的漏感进行滤波，故图1中并没有采用滤波器，且电流纹波不高。然而为了给高频纹波电流提供回路，使35kV侧的电压纹波不超标，如图2所示，在变压器的二次侧接入CL滤波器，实则与变压器的漏感形成LCL滤波器，降低了电压纹波，减小了对网侧的扰动。 本专利技术所述三相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，该方法不但使各功率单元的功率保持平衡，确保输出的总谐波失真THD满足光伏系统的要求。此外，本调制方法优化了多重叠加逆变器的方波叠加法，实现了 PWM调压。本专利技术三相光伏逆变装置无法使用三角载波移相的调制方法。因为在移相调制方式下，线电压相邻电平间切换时无法形成理想多电平。而采用三角载波移幅的调制方法会出现各功率单元的驱动波不对称，即各功率单元的功率不平衡问题。 作为本专利技术的优选实施方式，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。进一步地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置，其特征在于: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。2.根据权利要求1所述的基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置，其特征在于: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。3.根据权利要求1或2所述的基于变压器级联技术的三相光伏逆变装置，其特征在于: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。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小刚，姜耀军，张新涛，张磊，
申请(专利权)人：特变电工西安电气科技有限公司，特变电工新疆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61