[發明專利]一種高壓交流輸出光伏逆變器拓撲結構及其應用

在審

• 申請號: 201410425144.1
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104218834A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 宿季
• 申請（專利權）人: 江蘇永來福實業有限公司
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光伏發電領域，特別是一種高壓交流輸出光伏逆變器拓撲結構及其應用。

背景技術

隨著世界能源格局的變更，光伏發電日益成為各國深入研究、大力發展的熱點，如何充分利用光伏陣列所轉換的能量，提高光伏轉換效率，一直是光伏系統研究的重要方向；現在主流的光伏逆變器多采用最大功率點跟蹤技術（MPPT）來實現太陽能的充分利用，即使光伏陣列始終工作在此時外部環境下的最大功率點，以便最優化利用太陽能。

現在光伏電站主流的光伏逆變器直流輸出交流電壓多為270V或315V的低壓系統，直流輸入電壓在950V以內，通常以500kW（或630kW）為一個單元組，若要實現MW級的容量則需要采用多套逆變器并聯輸出或輸出到三繞組變壓器；由于受到功率器件電流等級、電站線纜投入成本的限制，單級無隔離式500kW（或630kW）逆變器的啟動電壓一般為450V或500V，難以充分利用光伏陣列電壓；現有逆變器輸出電壓一般為270V或315V系統，當大容量滿功率甚至過載1.1倍的時候，電流很大，會導致過高的開關應力、電路損耗、電磁干擾，而且大電流等級給開關設備的選擇帶來困難。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的缺點，提供一種高壓交流輸出光伏逆變器拓撲結構，能夠實現大功率光伏逆變器的寬范圍直流輸入，提高了光伏陣列直流電壓利用率，降低了電路功率損耗；提高了整套光伏系統的發電效率，減小交流輸出電流和電纜截面，降低了電站初期投入成本，為電站創造更多效益；為后續大型風光互補的共直流并網系統提供了可能性。

為了解決以上技術問題，本發明提供一種高壓交流輸出光伏逆變器拓撲結構，包括直流母線、三相橋逆變器、濾波器和升壓變壓器，還包括三電平Boost升壓電路，所述三電平Boost升壓電路的正、負輸入端分別接光伏陣列的正、負極，光伏陣列的直流電壓輸入三電平Boost升壓電路后再依次經過三相橋逆變器、濾波器和升壓變壓器后以交流電壓輸出;

所述三電平Boost升壓電路的正、負輸入端分別連接有相互串聯的第一、第二功率開關管及第一、第二直流支撐電容。

本發明還設計了一種高壓交流輸出光伏逆變器拓撲結構的應用方法，當光伏陣列的輸出最佳電壓低于525V時，則升壓至第一、第二直流支撐電容，各為525V，每一個升壓周期具體步驟如下：

（1）：第一、第二功率開關管均導通，給電感充電，導通時間由陣列電壓閉環控制得出；

（2）：第二功率開關管導通，第一功率開關管關斷，由電感給第一直流支撐電容充電，導通信號為上述的互補信號；

（3）：第一、第二功率開關管均導通，給電感充電，導通時間由陣列電壓閉環控制得出；

（4）：第一功率開關管導通，第二功率開關管關斷，由電感給第二直流支撐電容充電，導通信號為上述的互補信號；

并通過檢測第一、第二直流支撐電容的電壓來進行中性點電壓平衡控制。

當光伏陣列輸出最佳工作電壓高于525V時，第一、第二功率開關管同時導通或者同時關斷，等效于傳統Boost電路，直接將輸入電壓升到1050V，此時每一個升壓周期具體步驟如下：

第一、第二功率開關管同時導通，給電感儲能充電，導通時間由陣列電壓閉環控制得出；

第一、第二功率開關管均關斷，由電感給第一、第二直流支撐電容整體充電，IGBT信號與上述相反。

通過檢測第一、第二直流支撐電容的電壓來進行中性點電壓平衡控制。

本發明所設計的一種高壓交流輸出光伏逆變器拓撲結構，能夠實現大功率光伏逆變器的寬范圍直流輸入，提高了光伏陣列直流電壓利用率，降低了電路功率損耗；提高了整套光伏系統的發電效率，減小交流輸出電流和電纜截面，降低了電站初期投入成本，為電站創造更多效益；為后續大型風光互補的共直流并網系統提供了可能性。

具體實施方式

實施例1

本實施例提供了一種高壓交流輸出光伏逆變器拓撲結構，包括直流母線、三相橋逆變器、濾波器和升壓變壓器，還包括三電平Boost升壓電路，所述三電平Boost升壓電路的正、負輸入端分別接光伏陣列的正、負極，光伏陣列的直流電壓輸入三電平Boost升壓電路后再依次經過三相橋逆變器、濾波器和升壓變壓器后以交流電壓輸出;

所述三電平Boost升壓電路的正、負輸入端分別連接有相互串聯的第一、第二功率開關管及第一、第二直流支撐電容。

實施例2