[發明專利]五相光伏逆變器及其控制方法

在審

• 申請號: 201610169805.8
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105743383A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 王振中;劉志剛;胡益;閆飛朝;孫東海;郭劍;洪熊祥
• 申請（專利權）人: 中國電力工程顧問集團華東電力設計院有限公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/12;H02M1/32
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 蔡繼清;翁霞

技術領域

本發明涉及光伏發電領域，具體涉及一種五相光伏逆變器及其控制方法。

背景技術

太陽能具有安全、清潔和資源普遍性等優點，能夠成為替代化石能源主要的可再生能源。太陽能光伏發電在其開發研究、市場開拓以及產業化制造技術早已作為全球各國激烈競爭的焦點。由于光伏產業的規模化發展，因此三相光伏逆變器容量小、轉換效率低等缺陷已經成為制約光伏電站向智能化、模塊化發展的瓶頸。同時，由于電力電子器件的廣泛應用使得供電系統不再受傳統的三相供電相數的限制，多相系統(相數多于三相的系統)得到了廣泛關注。多相系統提高了整個系統的輸出功率，特別適合應用與電力機車牽引、船舶電力推進、航空航天等領域。

因此，現有的三相光伏逆變器具有以下缺陷：

第一，逆變器將直流電轉換為工頻交流電時，諧波含量高，轉換效率低；

第二，逆變器的容量小，不適于大規模、大容量的光伏陣列。

發明內容

本發明的目的是提供一種五相光伏逆變器及其控制方法，從而解決上述現有技術中存在的問題。

為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，提供了一種五相光伏逆變器，所述五相光伏逆變器包括直流斷路器、DC/DC變換器、五相逆變橋、五相濾波器以及交流斷路器，其中，所述直流斷路器的輸出端與所述DC/DC變換器的輸入端電連接，所述DC/DC變換器的輸出端與所述五相逆變橋的輸入端電連接，所述五相逆變橋的輸出端與所述五相濾波器電連接，以及所述五相濾波器與所述交流斷路器電連接。

較佳地，所述五相光伏逆變器具有1/4工作方式和2/3工作方式；其中所述1/4工作方式是指在某一時刻，所述五相逆變橋的上橋臂有一相導通，下橋臂有四相導通，或所述五相逆變橋的上橋臂有四相導通，下橋臂有一相導通；以及所述2/3工作方式是指在某一時刻，所述五相逆變橋的上橋臂有兩相導通，下橋臂有三相導通，或所述五相逆變橋的上橋臂有三相導通，下橋臂有兩相導通。

較佳地，在所述1/4工作方式和2/3工作方式中，上橋臂導通的相相鄰，以及下橋臂導通的相相鄰。

較佳地，所述五相光伏逆變器還包括SPWM模塊和PMU模塊，其中所述SPWM模塊通過控制線與所述五相逆變橋連接，所述PMU模塊通過信號線與所述SPWM模塊連接，運行時，所述PMU模塊發送指令給所述SPWM模塊，所述SPWM模塊控制五相逆變橋的IGBT管通斷，從而得到期望的電壓信號。

較佳地，所述PMU模塊和SPWM模塊與電源電連接。

較佳地，所述SPWM模塊設有執行以下過程的電路：

(1)建立五相光伏逆變器的開關方程：S＝[S_a，S_b，S_c，S_d，S_e]，其中，S_k＝1表示光伏逆變器a相橋臂上開關導通、下開關關斷，S_k＝0表示上開關關斷、下開關導通，其中k＝a，b，c，d，或e；

(2)建立五相光伏逆變器的極電壓方程：u_k0＝S_kU_d-U_d/2；

(3)建立五相光伏逆變器的電壓矢量方程：

(4)求出五相光伏逆變器的32個電壓矢量，該32個電壓矢量包括大矢量U_Li，i為≥1且≤10的整數，中矢量U_Mj，j為≥1且≤10的整數,小矢量U_Sn，n為≥1且≤10的整數，以及兩個零矢量U₀，其中該32個電壓矢量分布成10個扇區，每一個扇區包括兩個大矢量、兩個中矢量、兩個小矢量以及一個零矢量；

(5)合成參考電壓U_ref：設參考電壓U_ref位于第k個扇區，選擇U_L(k+1)、U_Mk、U_M(k+2)以及一個零矢量來合成參考電壓U_ref；

(6)求出電壓U_L(k+1)、U_Mk、U_M(k+2)以及U₀的作用時間。

較佳地，所述五相光伏逆變器還包括直流EMC濾波器，所述直流EMC濾波器設置在所述直流斷路器與所述DC/DC變換器之間，其中所述直流EMC濾波器的輸入端與所述直流斷路器的輸出端電連接，以及所述直流EMC濾波器的輸出端與所述DC/DC變換器的輸入端電連接。