[發明專利]一種光伏逆變單元及三相光伏并網發電裝置

在審

• 申請號: 201710043926.2
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106786770A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 趙香桂;陳藝峰;張蓉;王南;任藝;張洪浩;朱淇涼;吳恒亮;郭積晶;廖資陽
• 申請（專利權）人: 株洲中車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)43008
• 代理人: 周長清,胡君

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，尤其涉及一種光伏逆變單元及三相光伏并網發電裝置。

背景技術

光伏發電的成本通常高于常規能源的成本，研究性能更好、成本更低及適應性更強的逆變器產品對于降低光伏發電成本具有重要意義。逆變器單機容量的增大，可以使得每瓦的成本降低，逆變器占地面積減小以及安裝成本降低，目前逆變器單機容量已從最早的250kW不斷增加至500kW，有部分集裝箱式逆變器已能夠達到1MW。但是，目前逆變器容量的增大均是通過多模塊并聯，或者是單純地提高逆變器工作電壓等級來實現，受到IGBT功率器件和主電路開關器件成本等因素的影響，單機容量和集成度的提升空間有限，不能滿足更高容量、集成度的提升需求。

有從業者提出采用變壓器級聯技術實現大功率三相光伏逆變，但是該類方案中變壓器原邊和副邊都是使用相同聯接方式，如D/Y、D/D、Y/Y、Y/D聯結中的一種，即原邊與副邊的聯接組別保持一致，且各變壓器的變比都相同，若要消除基波諧波、改善輸出電壓波形，一種方法是通過提高開關頻率實現，該種方法會增加系統損耗以及散熱設計難度；另一種方法是采用高電平的逆變器功率模塊或通過多輸出變壓器二次側串聯疊加實現，多輸出變壓器二次側串聯疊加方法通常是采用鋸齒波移相的PWM調制方法，通過輸出變壓器二次側進行串聯疊加，使疊加后的輸出電壓成為多電平階梯波電壓，以達到消除基波諧波的目的，無論是采用高電平的逆變器功率模塊或通過上述多輸出變壓器二次側串聯疊加方法，都會增加系統的復雜度，實際實現的難度大。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種結構簡單、所需成本低、體積小且轉換效率高的光伏逆變單元以及結構簡單、所需成本低、體積小以及發電效率高的三相光伏并網發電裝置，使用移相控制能夠消除輸出電壓的低頻諧波，且原邊電流與次邊電流THD保持一致。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種光伏逆變單元，包括串聯聯接的逆變器模塊以及變壓器模塊，所述逆變器模塊包括兩臺并聯連接的三相逆變器，所述變壓器模塊包括一臺變壓器，所述變壓器的一次側通過Y聯接的串聯繞組連接輸出端，二次側分別通過Y聯接、D聯接的聯接繞組與兩臺所述三相逆變器的交流側連接。

作為本發明逆變單元的進一步改進：所述三相逆變器為三相PWM逆變器；所述三相PWM逆變器為三相SHEPWM逆變器。

作為本發明逆變單元的進一步改進：所述變壓器的一次側串聯繞組Y/Y聯接的聯接變比、二次側聯接繞組Y/D聯接的聯接變比之間滿足以下關系式：

其中，k₁、k₂分別為變壓器一次側串聯繞組Y/Y聯接的聯接變比、二次側聯接繞組Y/D聯接的聯接變比，f為變比比值系數。

作為本發明逆變單元的進一步改進：所述三相SHEPWM逆變器具體配置為消除所述變壓器的一次側輸出電壓信號中12K±1特定次諧波分量，其中K＝1,2,3……。

作為本發明逆變單元的進一步改進：所述三相逆變器為三相兩電平、三相多電平以及三相H橋逆變器中任意一種。

作為本發明逆變單元的進一步改進：所述三相逆變器的輸入端并聯設置有母線電容。

本發明進一步提供一種三相光伏并網發電裝置，包括光伏陣列以及上述光伏逆變單元，所述光伏逆變單元的直流側與所述光伏陣列連接，交流側與電網連接；所述光伏陣列輸出直流電，通過所述光伏逆變單元轉換為三相交流電后輸出至電網。

一種光伏逆變單元，包括多條逆變支路，每條逆變支路包括串聯聯接的逆變器模塊以及變壓器模塊，所述逆變器模塊包括兩臺并聯連接的三相逆變器，所述變壓器模塊包括一臺變壓器，所述變壓器的一次側通過兩個Y聯接的串聯繞組連接輸出端，二次側分別通過Y聯接、D聯接的聯接繞組與兩臺所述三相逆變器的交流側連接。

作為本發明逆變單元的進一步改進：每條所述逆變支路中所述三相逆變器為三相PWM逆變器；所述三相PWM逆變器為三相SHEPWM逆變器。

作為本發明逆變單元的進一步改進：每條所述逆變支路中所述變壓器的一次側Y/Y聯接的聯接變比、二次側Y/D聯接的聯接變比之間滿足以下關系式：

其中，k1，k2分別為變壓器一次側Y/Y聯接的聯接變比、二次側Y/D聯接的聯接變比，f為變比比值系數。

作為本發明逆變單元的進一步改進：每條所述逆變支路中所述三相SHEPWM逆變器具體配置為消除所述變壓器的一次側輸出電壓信號中12K±1特定次諧波分量，其中K＝1,2,3……。