用于光伏并网发电的三相四桥臂逆变器及光伏并网发电系统技术方案

一种用于光伏并网发电的三相四桥臂逆变器，其输入端与光伏阵列相连，输出端与三相电网相连，包括三个并联的桥臂（ａ、ｂ、ｃ），每个桥臂包括串联的两开关管（Ｓ１、Ｓ４／Ｓ３、Ｓ６／Ｓ５、Ｓ２），串联在一起的两开关管的连接点为各桥臂的输出端，还包括有与所述三个桥臂的两端并联的中性桥臂（ｎ），所述中性桥臂包括串联的两开关管（Ｓ７、Ｓ８），所述两开关管（Ｓ７、Ｓ８）的连接点构成中性桥臂的输出端，中性桥臂的输出端与三相电网的中性线相连。一种包含有上述逆变器的光伏并网发电系统。该发电系统对电网不平衡情况有很强的适应性，并网电流谐波含量极小。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于太阳能发电
，具体涉及一种三相四桥 臂逆变器及包含该逆变器的光伏并网发电系统。.
技术介绍
由于能源危机、环境污染的日益严峻等因素使越来越多的国家 卩始意识到加快可再生能源的开放利用才是应对日益严重的能源和 环境问题、实现可持续发展的必由之路。太阳能因其清洁、高效和永 不衰竭的特点成为可再生能源中最具活力的绿色能源。太阳能并网发 电技术将太阳能通过并网逆变装置直接馈入电网，因其具有无需储 能、结构简单等独特优势，使其很快成为世界各国专家研究的热点。 太阳能并网运行方式也迅速成为光伏应用的一种主要方式。光伏并网逆变器是太阳能发电与电网连接的桥梁，是光伏并网 发电系统的核心。在大功率并网电站i卞'均采川三相并网输出方式，而 三相并网逆变器性能的优劣是决定整个电站能否稳定安全运行的关 键。三相光伏并网逆变器一般采用三个桥臂的结构或者三个单相全桥 构成的组合式三相逆变结构，前者拓扑结构由于没有中线，所以适用 于三相电网平衡的情况。但在电网质量较差的地区，三相电网电压往 往不均衡，波形畸变较大，此时，三相并网逆变器就会出现并网电流 谐波含量增加，系统效率降低，运行不稳定，甚至不能正常工作等问 题。后者拓扑结构虽然可以对三相不平衡电网正常输送电能，但其线 路复杂，体积庞大，成本较高。
技术实现思路
本技术所要解决的问题是针对现有的光伏逆变器存在的上 述不足，提供一种高效率、高可靠性、对电网不平衡有很强适应能力并使并网电流谐波含量极小的三相四桥臂逆变器及包含该逆变器的 光伏并网发电系统。解决上述技术问题所采用的技术方案是该三相四桥臂逆变器， 其输入端与光伏阵列相连，输出端与三相电网相连，包括三个并联的桥臂(a、 b、 c)，每个桥臂包括串联的两个开关管(S,、 S4/S3、 S6/S5、 S2)，串联在一起的两开关管的连接点为各桥臂的输出端，该逆变器 还包括有与所述三个桥臂的两端并联的中性桥臂n，所述中性桥臂包 括串联的两开关管(S7、 S8)，所述两开关管(S7、 S8)的连接点构 成中性桥臂的输出端，中性桥臂的输出端与三相电网的中性线相连。 优选的是，该三相四桥臂逆变器还包括有储能电容C，所述储能 电容c并联于三个桥锷的输入端，用于储能、维持直流电压的稳定以及滤波。.在光伏阵列和储能电容C之间还可串接有防反冲二极管D。 .进一步优选的是，该三相四桥臂逆变器还包括有三个滤波电感 (La、丄b、 L。)和中性线滤波电感Ln，所述三个滤波电感(La、 Lb、 Lc) 分别接于三个桥臂(a、 b、 c)的输出端和三相电网的输入端之伺， 所述中性线滤波电感L接在中性桥臂n的输出端与三相电网的中性 线之间。其中，中性线滤波电感^可以改善整个三相四桥臂逆变器的整 体滤波效果，抑制中线电流开关纹波，减小三相输出电压的总谐波失 真(THD)值。中性桥臂(也可叫做公用桥臂)可直接控制中性点电 压，从而得到3个独立电压，具有固有的不平衡处理能力，中性桥臂 为不平衡电流和零序电流提供了通路，在电网不平衡条件下充分发挥 调节三相输出不平衡的作用。中性桥臂n以及中性线滤波电感^进行调节的调节原理如下 图1中的电路方程分别为式(1) 、(2)，表示为<formula>formula see original document page 5</formula>(2)式(1)为电压回路方程，式(2)为电感电流回路方程。 其中f/。、 "、 R为三相四桥臂逆变器的输出电压，Za、 ！6、〈为三相输出电流，e。、 ^、 e,为三相电网电压，"为中性线电感电流， L为三相滤波电感；"为中性线滤波电感；如果三相电网不平衡，则[6。 & "含有正序、负序和零序分量， 如式(3)，<formula>formula see original document page 6</formula>其中K、《、巧是正序、负序、零序分量的幅值；"p、""、"。是 正序、负序、零序分量的相位值。三个桥臂'a、 b、 c控制三相输出电压正序分量和负序分量[l K yj，以跟随不平衡电网电压的正序和负序分量。中性桥臂n控制三相输出i乜压的零序分景',以跟随不平衡电网电压的零序分量。其中，为三个桥臂a、 b、 c分别与中性桥臂n之间的正序电压；["。""J'为三个桥臂a、 b、c分别与中性桥臂n之间的负序电压；["。。^。"^'为三个桥臂a、 b、 c分别与中性桥臂n之间的零序电压。即式(4)，<formula>formula see original document page 6</formula>利用本技术二相四桥臂逆变器进行光伏发电的过程如下 太阳能光伏电池阵列将太阳光能转化为电能，通过防反冲二极管D 将电能存储在储能电容C中，储能电容C放电释放能量通过本技术三相四桥臂逆变器逆变后输出交流电能，再经滤波电感并入电网。 一种光伏并网发电系统，包括光伏并网逆变器，所述光伏并网 逆变器采用本技术上述的三相四桥臂逆变器。该光伏并网发电系统还包括控制器、用于测量光伏阵列输出电 压和电流的直流采样及调理电路、用于测量三相四桥臂逆变器输出电 流的交流电流采样及调理电路、对三相电网频率和相位进行检测的过 零检测电路、用于测量三相电网电压的交流电压采样及调理电路、以 及三相四桥臂逆变器的驱动电路，所述直流采样及调理电路、交流电 流采样及调理电路、过零检测电路、交流电压采样及调理电路分别与所述控制器的输入端相连，控制器的输出端通过驱动电路与三相四桥 臂逆变器相连。本技术光伏并网发电系统结构简单，只有一个能量变换环 节，提高了效率及系统可靠性，更加有利于调试和维护；如果电网电 压三相不平衡，并网电流的每一相均能快速跟踪电网电压的频率、相 位和幅值的变化，对电网不平衡的情况有很强的适应性，且对谐波也 有一定的抑制作用。本技术光伏并网发电系统将电网作为储能系统，向其供电， 改善了电网的电能来源结构，且由于其包含有三相四桥臂逆变器，对 电网不平衡有很好的适应性，可靠性高。同时，由于充分利用太阳能这一洁洁能源，可减少环境污染。附图说明图1是本技术三相四桥臂逆变器的电路结构图 图2是本技术光伏并网发电系统的结构示意图 图中C-储能电容 D-防反冲二极管S「-S8-开关管La、 U、 U-滤波电感 中性线滤波电感a、b、c-桥臂rr-中性桥臂ea 、e,,、 三相电网电压 o-中性点 M—逆变主电路1---直流采样及调 理电路 2-交流电流釆样及调理电路 3-交流电压采样及调理电路 4--过零检测电路5-驱动电路6-三相四桥臂逆变器 7-控制器具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细描述。以下实施例为本技术的非限定性实施例。图1是本技术三相四桥臂逆变器的电路结构图。该三相四 桥臂逆变器在传统的三相三桥臂逆变器的基础上增加一个中性桥臂 (公用桥臂)而形成的。如图l所示，本技术三相四桥臂逆变器 包括防反冲二极管D、储能电容C、逆变主电路M、三个滤波电感La、 U、 L。、中性线滤波电感；。如图1所示，逆变主电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光伏并网发电的三相四桥臂逆变器，其输入端与光伏阵列相连，输出端与三相电网相连，包括三个并联的桥臂（ａ、ｂ、ｃ），每个桥臂包括串联的两开关管（Ｓ↓［１］、Ｓ↓［４］／Ｓ↓［３］、Ｓ↓［６］／Ｓ↓［５］、Ｓ↓［２］），串联在一起的两开关管的连接点为各桥臂的输出端，其特征在于该逆变器还包括有与所述三个桥臂（ａ、ｂ、ｃ）的两端并联的中性桥臂（ｎ），所述中性桥臂包括串联的两开关管（Ｓ↓［７］、Ｓ↓［８］），所述两开关管（Ｓ↓［７］、Ｓ↓［８］）的连接点构成中性桥臂的输出端，中性桥臂的输出端与三相电网的中性线相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮少华，刘伟增，周洪伟，
申请(专利权)人：新疆新能源股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：65[中国|新疆]