[發明專利]適用于光伏并網系統的模塊化多電平變換器

無效

• 申請號: 201210192892.0
• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN102769398A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 張興;董文杰;李飛;楊淑英;謝震;劉芳
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

??本發明涉及光伏發電并網領域，具體涉及一種適用于光伏并網系統的模塊化多電平變換器。

技術背景

????太陽能是一種含量巨大的可再生清潔能源，對于緩解目前能源緊缺與環境污染具有重要意義，當今世界各國對光伏發電技術十分重視，經過數年的發展，光伏發電從技術和規模上都已經比較成熟，已進入商業化運行階段。近年來，隨著國家對新能源的扶持，我國太陽能發電產業得到了很大的發展。

????光伏并網逆變器在光伏并網系統中，擔負著將太陽能電池板輸出直流電變換成交流電饋入電網的任務，是光伏并網系統的中的核心器件。多電平逆變器可以提高變換器的電壓等級和功率等級，同時由于輸出階梯狀多電平電壓波形，更接近正弦波，并網電流中的諧波含量更小，因此在光伏并網系統中有這廣闊的應用前景。但傳統的嵌位式多電平變換器隨著電平數的增高，嵌位器件數量急劇增加，如N電平的二極管嵌位式變換器嵌位器件為(N-1)(N-2)個，電容嵌位式嵌位器件為(N-1)(N-2)/2,?因此在實際應用中，嵌位式多電平變換器一般限制在5電平及以下，因此尋求一種適用于光伏并網系統的變換器具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提出一種適用于光伏并網系統的模塊化多電平變換器。

本發明采用的技術方案是：

適用于光伏并網系統的模塊化多電平變換器，其特征在于，包括有M個相、一個直流電容C、三個交流輸出端，直流電容C與M個相依次并聯，所述的每相包括有上橋臂、下橋臂，所述的上橋臂、下橋臂均包括有相互串聯的N個子模塊和一個限流電抗器Larm，所述的每相的上橋臂的限流電抗器Larm與下橋臂的限流電抗器Larm串聯，所述的M個相中的前三個相的兩個限流電抗器Larm的連接點分別作為三個交流輸出端Ua、Ub、Uc，所述的子模塊包括有直流電源、濾波電容C1、電感L、開關管Sr、二極管D、電容C2、功率開關管V1和V2，直流電源、直流側電容C1、開關管Sr、電容C2、相互串聯的功率開關管V1和V2依次并聯，電感L連接于直流側電容C1與開關管Sr的集電極之間，二極管D的正極與開關管Sr的集電極連接，二極管D的負極與電容C2連接，所述的電感L、開關管Sr和二極管D構成Boost升壓電路，直流側電容C1的電壓經過boost升壓電路轉為電容C2的電壓，功率開關管V1和V2之間的節點引出接線端子P，功率開關管V2的另一端引出接線端子N。

所述的子模塊的直流電源為光伏電池板PV。

本發明的變換器具有3個交流輸出端，多個直流輸入端。通過改變每相上、下橋臂投入的子模塊數的和來獲得直流電容C上的電壓，通過改變每相上、下橋臂投入的子模塊數的差來獲得期望的交流側電壓。每個橋臂可看作一個受控電壓源，其輸出電壓由橋臂中投入的子模塊數及子模塊直流側電壓決定。每個子模塊可輸出0電壓和Udc電壓，其中限流電抗器Larm用于限制直流電容C和橋臂之間的電流，防止流過橋臂的電流過大。

所述功率開關管V1和V2作為DC-DC變換電路根據MPPT要求改變光伏電池板PV輸出電壓，使光伏電池板PV工作在最大功率輸出狀態，完成最大功率點跟蹤功能，DC-DC變換電路的輸出電壓濾波后為半橋變換電路提供穩定的直流電壓。半橋變換電路將DC-DC變換電路根據調制要求輸出0電壓或者DC-DC電路的輸出電壓。當V1導通，V2關斷時，半橋變換電路輸出電壓?Udc，子模塊投入橋臂；當V1關斷，V2導通時，半橋變換電路輸出0電壓，子模塊從橋臂中切除。

本發明的有益效果在于：

本發明通過改變上、下橋臂投入的子模塊數量的總和來獲得直流電容C上的電壓，通過改變上、下橋臂投入的子模塊數量的差來獲得期望的交流側輸出電壓。

附圖說明

圖1為本發明變流器拓撲圖。

圖2為本發明中模塊化多電平變換器的子模塊結構。

圖3為輸出線電壓波形。

圖4為輸出相電流波形。

圖5為A相上下橋臂電流及環流波形。

圖6為直流側電流電壓波形。

圖7為直流側電容電流波形。

具體實施方式