[發明專利]三相電壓型準Z源組串式光伏并網逆變系統

在審

• 申請號: 201811193731.7
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109412443A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 屈艾文;陳艷慧
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02M7/493
• 分類號: H02M7/493;H02M7/5387;H02M1/12;H02M1/32;H02J3/38;H02J3/32
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種三相電壓型準Z源組串式光伏并網逆變系統，包括：n個三相電壓型準Z源光伏并網逆變器模塊；所述n個三相電壓型準Z源光伏并網逆變器模塊并聯，再通過公共連接點PCC與三相電網相連，且每個三相電壓型準Z源光伏并網逆變器模塊僅采用L濾波器。本發明提出的三相電壓型準Z源組串式光伏并網逆變系統，具有安全性高、最大功率點跟蹤能力強、光伏電池能量轉換效率高、并聯諧振效應小、系統更易穩定、控制相對簡單、適用于中大容量逆變場合等特點。當需要平滑光伏發電功率波動時，只需把蓄電池與阻抗網絡的儲能電容并聯，無需雙向DC?DC變換器，拓撲簡潔，控制相對簡單。

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，特別是一種三相電壓型準Z源組串式光伏并網逆變系統。

背景技術

近年來隨著石油、煤和天然氣等不可再生能源日益緊張和環境污染嚴重，光伏并網發電得到了迅猛發展。在光伏并網逆變系統中，為了將光伏電池輸出直流電壓轉變為滿足并網要求的交流電壓并且最大限度的利用光伏電池的能量，需要在光伏電池和交流母線之間串聯具有最大功率點跟蹤能力的逆變器，逆變器是光伏并網逆變系統的核心部件和關鍵技術所在。中大容量光伏并網系統可分為集中式、集散式和組串式。集中式光伏并網發電系統所需逆變器數量少，成本低，但當光伏板輸出特性不同時，無法保證每個光伏陣列輸出最大功率，光伏發電效率低，抗熱斑和抗陰影能力差、系統擴展和容錯能力差。集散式光伏并網系統，可對每串光伏陣列進行獨立的最大功率跟蹤，發電效率高，系統擴展性強，然而當后級大功率并網逆變器出現故障，整個逆變系統不能正常工作，系統容錯能力差。而基于模塊化概念的組串式光伏并網發電系統，每一組串模塊的光伏組件直流電通過各自模塊的逆變器逆變后在交流端再并聯輸入電網，且交流模塊針對各自的光伏組件實現MPPT控制，具有擴容性和容錯性高、抗熱斑和抗陰影能力強、光伏電池板發電效率高等優點。因此，為了提高光伏并網逆變系統的容錯性、擴容性和發電效率，具有優良性能的組串式光伏并網逆變系統具有重要的研究價值。

目前，中大容量組串式光伏并網逆變系統中單模塊逆變器通常采用傳統的Buck型PWM逆變器。

然而Buck型PWM逆變器只能降壓，輸入電壓范圍小，且為了滿足并網要求，需要串聯更多的光伏組件來產生高的輸入電壓，會導致局部陰影下的熱斑效應嚴重、安全性低、輸出P-U特性峰值多、最大功率點跟蹤能力差、光伏電池能量轉換效率低等問題。此外，Buck型PWM逆變器同一橋臂的上下功率開關需要設置死區時間以避免短路，系統可靠性和抗EMI能力差；死區時間的加入，導致輸出電流波形畸變，諧波含量增大，為了滿足并網電流質量要求，需要采用LCL濾波器，然而LCL濾波器的使用會產生諧振和耦合等問題，并聯多逆變器的輸出回路會形成一個復雜的高階電網絡，嚴重時可能會導致整個并聯系統的諧振，系統不易穩定，控制相對復雜。此外，當需要平滑光伏電池發電功率波動時，傳統的Buck型PWM逆變器需要通過一個雙向DC-DC變換器與光伏逆變器的輸入側并聯，增加了系統拓撲和控制的復雜性。因此尋求具有容錯性高、安全性高、可靠性高、光伏電池能量轉換效率高、電路拓撲簡潔、系統易于控制的組串式電壓型光伏并網逆變系統，是新能源發電技術領域的一項重要的研究課題，具有重要的理論價值和應用前景。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三相電壓型準Z源組串式光伏并網逆變系統，以克服現有技術中存在的缺陷。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種三相電壓型準Z源組串式光伏并網逆變系統，包括：n個三相電壓型準Z源光伏并網逆變器模塊；所述n個三相電壓型準Z源光伏并網逆變器模塊并聯，再通過公共連接點PCC與三相電網相連，且每個三相電壓型準Z源光伏并網逆變器模塊僅采用L濾波器，其中，n為大于1的整數。

在本發明一實施例中，所述每個三相電壓型準Z源光伏并網逆變器模塊均包括依次級聯的光伏陣列、輸入濾波電容、阻抗網絡、三相逆變橋、三相L濾波器以及切換單元。

在本發明一實施例中，所述阻抗網絡包括：第一儲能電感、第二儲能電感、第一儲能電容、第二儲能電容以及阻抗網絡二極管。