[實用新型]一種基于多MOSFET管逆變器的光伏并網發電裝置

有效

• 申請號: 201520484975.6
• 申請日: 2015-07-07
• 公開（公告）號: CN204858585U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 李鳴慎;張春強;羅安;劉經昊;陳智勇;匡慧敏;程石
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網江西省電力公司;國網江西省電力科學研究院;湖南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/5387
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 姚伯川

技術領域

本實用新型涉及一種基于多MOSFET管逆變器的光伏并網發電裝置，屬太陽能發電技術領域。

背景技術

隨著社會經濟的發展，人類對電力的需求日益增大，而能源危機和環境污染的日益加重，促進了人類對新能源發電技術的研究。光伏發電技術具有的各種優勢使其成為未來發電的主導方式之一，發展前景巨大，成為近年來研究的熱點。

光伏發電裝置是將變化的太陽能轉換相對穩定的交流電并入電網供負載使用的功率變換裝置。應用在太陽能并網發電的逆變器需要實現以下功能：1.輸出低失真度的正弦波形，通過過零捕獲電路，與電網同步可并入電網的電能；2.在太陽能電池成本較高的情況下，合理設計系統，提高工作可靠習慣，提高效率；3.具有反孤島運行能力，在電網發生故障時能及時保護發電裝置和電網的安全。

對光伏發電硬件平臺的研究是對光伏發電的研究和應用，并網型光伏型系統是光伏發電的方向，與孤立運行的太陽能光伏電站相比，具有以下優點：(1)光伏電池可以始終把其全部儲能發送到電網(2)節省了蓄電池充放電過程中能量損耗(3)避免了處理廢舊蓄電池帶來的二次污染，實現真正的綠色能源。但是也存在不足，系統響應速度慢、系統有靜差、跟蹤精度低、效率低的缺陷。

目前的逆變器的采用的是IGBT結構的，但是隨著功率和開關頻率的升高，IGBT的價格也隨直線上升，而且IGBT器件所帶來的噪聲也成了一大問題，故對于某種特定場合可采用多MOSFET管的逆變器，該套裝置本身具有如下特點：

(1)驅動電路簡單，需要的驅動功率小，噪聲污染少。

(2)開關速度快，工作頻率高，具有良好的熱穩定性。

(3)多MOSFET管可以適用于較大電流的場合，避免單一MOSFET管電流容量小的不足，該裝置功率可達到200kVA,輸出電流可達到100kVA。

(4)由于MOSFET的工作頻率可達到200kHz以上，所得的并網電流波形含有的低次諧波少，高次諧波為20次以上。

發明內容

本實用新型的目的是，針對現有的基于IGBT逆變器的裝置存在的問題，提出一種基于多MOSFET管的逆變器裝置，提高系統的開關速度和工作頻率，可得到含低次諧波少的光滑的正弦波形。

本實用新型的技術方案是，一種基于多MOSFET管逆變器的光伏并網發電裝置，包括光伏陣列裝置、三相逆變器、輸出濾波器、隔離升壓變壓器、MOSFET驅動及保護模塊、控制模塊、電壓和電流檢測模塊。其中光伏陣列裝置、三相逆變器、輸出濾波器依次連接，經斷路器接隔離升壓變壓器后并入電網；電壓和電流檢測模塊與三相逆變器、輸出濾波器并聯，電壓和電流檢測模塊與控制模塊連接；控制模塊與MOSFET驅動及保護模塊連接；MOSFET驅動及保護模塊接入三相逆變器。

所述三相逆變器是由3個獨立的單相逆變器組成，每個單相逆變器由8個MOSFET管器件組成；且其中上下橋臂中都是由2個MOSFET管并聯而成；該逆變器共有24個MOSFET管器件。

光伏陣列裝置經過二極管D₁后，并聯至模塊A、B、C中，其中每個模塊都有一個儲能電容，后接多MOSFET管逆變器，每相中采用單相橋式可控電路，上下橋臂各有兩個MOSFET管并聯，這是因為MOSFET的漏電流具有負溫度系數,能夠起到自動均流和均溫作用，每相中有8個MOSFET管，總共具有24個。通過并聯可以得到較大的電流，實現大功率的電能輸出。其中MOSFET的開關頻率擬采用48kHz-100kHz。

本實用新型的控制方法采用對每相進行單獨控制，且每相采用的是電壓外環PID控制，電流內環無差拍控制。其特征在于，該方法的步驟為：

1、檢測模塊A、B、C電容電壓，如模塊A的電容電壓U_dcA，檢測并網電流i_a、i_b、i_c，電網電壓u_a、u_b、u_c。