[發明專利]一種新型光伏并網逆變器

在審

• 申請號: 201610632530.7
• 申請日: 2016-08-04
• 公開（公告）號: CN107689635A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 朱海東
• 申請（專利權）人: 蘇州邁力電器有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01;H02J3/26
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙)11411
• 代理人: 黃冠華

技術領域

本發明屬于光伏發電與電氣技術領域，具體涉及一種新型光伏并網逆變器。

背景技術

由于全球能源資源的危機，環境污染的日益加大等因素促使越來越多的國家開始意識到加強可再生能源開發利用才是應對日益嚴重的能源和環境問題、實現可持續發展的必由之路。而太陽能因其清潔、高效和永不衰竭的特點成為可再生新能源中最具活力的綠色能源。太陽能的并網發電技術把太陽能通過并網逆變裝置直接饋入電網，因其無需儲能、結構簡單等獨特優勢，使其很快成為世界各國專家研究開發的熱點。太陽能并網運行方式也迅速成為光伏應用的一種主要形式。

太陽能并網發電系統核心為并網逆變控制器。在大功率并網電站設計中，均采用三相并網輸出方式，因此三相并網逆變器的性能優劣決定了整個電站能否穩定安全運行。目前，大功率并網逆變器主要依賴進口，但由于國內各地電網質量差別較大，在電網質量較差的地區，往往三相電壓不均衡，波形畸變較大，此時，三相并網逆變器就會出現并網電流諧波含量增加，系統效率降低，運行不穩定等問題，甚至不能正常工作。

發明內容

本發明所要解決的問題是針對現有技術中并網逆變控制器所存在的上述不足，提供一種高效率、高可靠性，能使并網電流諧波含量極小的新型光伏并網逆變器，該逆變器尤其適合于電能質量較差的地區光伏的并網發電。

解決本發明技術問題所采用的技術方案是該三相光伏并網逆變器包括三個結構相同的逆變單元以及各逆變單元的控制單元，各逆變單元的輸入端分別與太陽能電池板陣列的儲能單元相連，三個逆變單元的輸出端星形連接(符合三相四線制)后可與電網連接，所述控制單元包括可采集電網中各相幅值和頻率的信號采集模塊以及主控模塊，主控模塊對信號采集模塊采集的信號進行處理后對逆變單元進行驅動控制和可否接入電網進行控制，所述逆變單元可包括由四個IGBT器件組成的全橋電路，全橋電路的兩個橋臂與太陽能電池板陣列的儲能單元相連，另兩個橋臂與一變壓器的初級線圈相連，變壓器次級線圈連接由主控模塊控制啟閉的交流接觸器，交流接觸器與電網相連。

優選的是，所述變壓器的初級線圈中還可連接有用于濾波的電抗器和電容，其次級線圈中還可連接有用于濾波的交流濾波器。

優選的是，主控模塊采用高速數字信號處理器DSP芯片，其包括PWM產生模塊、捕捉模塊和AD轉換模塊。

高速數字信號處理器DSP芯片采用專用于工業控制領域的16位DSP芯片TMS320LF2407A作為控制核心的主控模塊，來控制每一相都能獨立快速跟蹤電網電壓的頻率、相位和幅值的變化，其包括PWM產生模塊、捕捉模塊和AD轉換模塊。

其中，信號采集模塊包括可采集電池板陣列電壓Ud的直流電壓信號采集模塊和采集電網電壓Ua、Ub、Uc及電網電流Ia、Ib、Ic的信號采集模塊，當電池板陣列電壓Ud達到設定電壓時，主控模塊通過對信號采集模塊采集的信號檢測電網電壓Ua、Ub、Uc和電網電流Ia、Ib、Ic來檢測電網電壓的幅值和頻率，當主控模塊內的捕捉模塊得到電網同步信號后，通過其內的數字鎖相環使逆變單元的輸出電壓與電網電壓的相位保持同步，并調節逆變單元的輸出電壓幅值，使之與電網電壓幅值一致后，主控模塊指令逆變單元接入電網電池板陣列電壓Ud的采集模塊采用線性光耦HCNR200。即在信號采集模塊中，通過線性光耦HCNR200采集電池板陣列電壓Ud。

電網電壓Ua、Ub、Uc采集模塊器件采用電流型的電壓傳感器，信號通過電流型的電壓傳感器隔離后經過濾波，經相位補償電路后分兩路輸出，一路通過過零比較器得到電網電壓的同步信號并送入主控模塊的捕捉輸入口，另一路直接送入主控模塊的AD輸入口。

電網電流Ia、Ib、Ic采集模塊采用霍爾電流傳感器，通過霍爾電流傳感器采集并隔離后送入主控模塊的AD輸入口。

這樣，通過三個獨立的單相并網逆變單元輸出經同步擬合后可將太陽能饋入三相電網。

本發明與現有的三相并網逆變器相比，具有以下有益效果：

其一，當電網電壓中的三相不均衡時，并網電流每一相均能快速跟蹤電網電壓的頻率、相位和幅值的變化，且并網電流總諧波含量明顯降低，輸出功率平穩，系統運行穩定可靠。

其二，當電網電壓總畸變率超過5％時，并網電流總畸變率仍小于4％。

其三，與直接利用三個單相并網逆變器相比，本發明可以同步進行三相的并入和退出，并減少了并網接入交流接觸器的觸點數，節省了柜體空間，降低了整個系統的制造成本。

附圖說明

圖1為本發明的電路原理圖