[發明專利]一種三相并網級聯光伏逆變器及其光纖通信控制方法

有效

• 申請號: 202010065214.2
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111146810B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 韓雅楠;張海燕;史振翔;劉金豆;成杰
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院有限責任公司;上海電機學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J13/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發明公開了一種三相并網級聯光伏逆變器及其通信控制方法，其特征在于，包括功率單元部分和主控器部分，功率單元部分為18個功率單元模塊(PMU)組成的級聯逆變陣列；主控制器部分包括主控制板(MU)、模擬量板(AU)和數字量板(DU)，每個PMU的輸入端連接一個光伏板單元體，組成一個小型的光伏逆變器系統。本發明具有電壓等級高、功率等級大、性能穩定等優點，無需變壓器即可直接進行高壓并網的特點。

技術領域

本發明涉及一種三相并網級聯光伏逆變器及其光纖通信控制方法，屬于光纖通信領域。

背景技術

太陽能發電是一種清潔、高效的發電方式，且太陽能安全、普遍、量大、取之不盡、用之不竭。光伏逆變是獲取太陽能最主要的手段之一。級聯光伏逆變器是由多個單獨的光伏逆變器級聯組成的，需要各逆變器協同工作，良好的通信技術是對每個光伏逆變器單元進行控制的前提，這就需要加強對各單元光伏逆變器的控制。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：如何設計一種三相并網級聯光伏逆變器系統以解決光伏發電的需求，同時使它具有電壓等級高、功率等級大、性能穩定，無需變壓器即可直接進行高壓并網的特點。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種三相并網級聯光伏逆變器，其特征在于，包括功率單元部分和主控器部分，功率單元部分為18個功率單元模塊(PMU)組成的級聯逆變陣列；主控制器部分包括主控制板(MU)、模擬量板(AU)和數字量板(DU)，每個PMU的輸入端連接一個光伏板單元體，組成一個小型的光伏逆變器系統。

優選的，所述的PMU包含一個Boost升壓電路和一個H橋逆變電路；H橋逆變電路由四個帶有反并聯二極管的開關管組成，連同Boost升壓電路的開關管一共5個開關管，每個PMU采用DSP和FPGA作為處理器進行數據處理，并對5個開關管進行控制，光伏板單元體接至Boost升壓電路的輸入端，Boost升壓電路的輸出端接至H橋逆變電路的輸入端；多個PMU的H橋逆變電路的輸出側兩兩串聯在一起，3組串聯的逆變器采用星型連接形成三相電路，并入電網，每一相經電抗器接入電網的一相。

優選的，所述的主控制器部分包含一塊主控制板(MU)、三塊模擬量板(AU1、AU2和AU3)和一塊數字量板(DU)，三塊AU板分別測量電網電壓、逆變器輸出電壓、逆變器輸出電流。

優選的，所述的主控制板(MU)采用DSP和FPGA作為處理器進行數據處理，其中DSP進行算法處理；FPGA與外部進行接口控制，所有的光纖通信均連接至FPGA進行處理。

優選的，所述的三塊模擬量板(AU1、AU2和AU3)分別采集電網三相電壓、逆變器整機輸出三相電壓、逆變器整機輸出三相電流的信號通過光纖通信發送給MU，MU的FPGA將這些信號放入SRAM，然后由DSP讀取信號，再由DSP軟件執行對應的操作。

優選的，所述的數字量板DU與MU進行光纖通信，MU將數字量輸出(DO)信號發送給DU，DU將數字量輸入(DI)信號發送給MU。

本發明還提供了一種三相并網級聯光伏逆變器的光纖通信控制方法，其特征在于，包括主控制板(MU)、功率單元模塊(PMU)、模擬量板(AU)和數字量板(DU)，模擬量板(AU)采集各模擬量，將模數轉換信號通過光纖通信發送給主控制板(MU)，數字量板(DU)與主控制板(MU)進行光纖通信，接收數字量輸出信號，并將數字量輸入信號發送給主控制板(MU),各PMU與主控制板(MU)進行光纖通信，接收主控指令，并將單元狀態發送給主控。

優選的，所述的PMU采集光伏板單元體的電壓、電流及Boost升壓電路輸出的母線電壓，通過控制升壓斬波開關實現最大功率點跟蹤MPPT，同時把光伏板單元體的電壓、電流及Boost升壓電路輸出的母線電壓等單元狀態通過光纖通信發送給MU，MU將各相正弦脈寬比較值通過光纖通訊按對應相發給各PMU，PMU根據接收到的正弦脈寬比較值和當前PMU相內級聯位置進行移相載波控制，使得PMU的H橋逆變電路輸出脈寬調制電壓，實現級聯并網控制。