[發明專利]一種模塊化三相光伏逆變器及其拓撲系統

在審

• 申請號: 202010132224.3
• 申請日: 2020-02-29
• 公開（公告）號: CN111277159A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 潘尚智;高唯鋒;黨興華
• 申請（專利權）人: 潘尚智
• 主分類號: H02M7/537
• 分類號: H02M7/537;H02M3/335;H02M7/48
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

1.一種模塊化三相光伏逆變器，其特征在于：所述逆變器包括輸入端與光伏模塊連接的多端口隔離型DC/DC變換器；輸入端與所述多端口隔離型DC/DC變換器輸出端連接、輸出端與交流電網連接的3相獨立H橋逆變模塊；

其中，所述的多端口隔離型DC/DC變換器包含一個多繞組高頻隔離變壓器和3個輸出整流模塊。

所述的3相H橋逆變模塊是指3個H橋型逆變器，第一H橋逆變器、第二H橋逆變器和第三H橋逆變器，每個H橋逆變器的直流側并聯有解耦電容，交流側串聯有濾波電感；

所述第一H橋逆變器直流側與所述隔離型DC/DC變換器的第1個輸出端連接，交流側與交流電網A相連接，或與其他模塊單元的第一H橋逆變器的交流側連接組成級聯結構；

所述第二H橋逆變器直流側與所述隔離型DC/DC變換器的第2個輸出端連接，交流側與交流電網B相連接，或與其他模塊單元的第二H橋逆變器的交流側連接組成級聯結構；

所述第三H橋逆變器直流側與所述隔離型DC/DC變換器的第3個輸出端連接，交流側與交流電網C相連接，或與其他模塊單元的第三H橋逆變器的交流側連接組成級聯結構。

2.根據權利要求1所述的逆變器，其特征在于：所述多繞組隔離變壓器可為7繞組高頻隔離變壓器；所述的7繞組高頻隔離變壓器是指一次側具有1個繞組，二次側具有6個繞組，分為3組，所有繞組均繞制在同一磁芯上的變壓器。

3.根據權利要求1所述的逆變器，其特征在于：所述多繞組隔離變壓器可為4繞組高頻隔離變壓器；所述的4繞組高頻隔離變壓器是指一次側具有1個繞組，二次側具有3個繞組，所有繞組均繞制在同一磁芯上的多繞組變壓器。

4.根據權利要求1所述的逆變器，其特征在于：所述的多端口隔離型DC/DC變換器采用全橋式LLC諧振變換器。

5.一種模塊化三相光伏逆變器的拓撲系統，其特征在于：所述系統包括多個權利要求1中的模塊化三相光伏逆變器；

每個所述3相H橋逆變模塊中的第一H橋逆變器的交流側與其他模塊單元的第一H橋逆變器的交流側連接組成級聯結構；

每個所述3相H橋逆變模塊中的第二H橋逆變器的交流側與其他模塊單元的第二H橋逆變器的交流側連接組成級聯結構；

每個所述3相H橋逆變模塊中的第三H橋逆變器的交流側與其他模塊單元的第三H橋逆變器的交流側連接組成級聯結構；

所述光伏模塊PV₁～PV_N用于提供光伏電池直流電源；

所述拓撲系統交流側的三相電壓源V_A,V_B,V_C作為并網交流電源；

每個所述隔離型DC/DC變換器的光伏板端電容C₁用于抑制光伏輸入的電壓紋波；

每個所述的隔離型DC/DC變換器控制光伏模塊的輸出功率或電壓或電流，也即是隔離型DC/DC變換器的輸入電壓；

所述的每相H橋逆變模塊控制隔離型DC/DC變換器的與之相連的輸出端的輸出電壓，也即是H橋逆變模塊自身的輸入電壓；

每個所述多繞組高頻隔離變壓器T用于原邊-副邊、副邊-副邊之間的電氣隔離，同時用于交直流功率波動的功率解耦；

每個所述3相H橋逆變模塊的直流側電容C_a,C_b,C_c用于緩沖交直流兩側的瞬時功率差；

每個所述3相H橋逆變模塊的開關管Q_a1～Q_a4、Q_b1～Q_b4、Q_c1～Q_c4用于控制每個所述3相H橋逆變模塊的的輸入電壓和輸出并網電流；

每個所述3相H橋逆變模塊的交流側電感L_a、L_b、L_c用于抑制輸出電流紋波，對于每個所述3相H橋逆變模塊的的交流側電感，系統級聯單元數越多，其取值可以越小。

6.一種利用權利要求5所述拓撲系統的控制方法，其特征在于：

所述隔離型DC/DC變換器采用MPPT算法進行控制，實現對所述光伏模塊的最大功率點跟蹤；

所述3相H橋逆變模塊，通過電壓、電流或功率雙環路控制實現對其輸入直流側電壓、有功電流、無功電流的調節控制，可利用載波移相SPWM等調制技術提高級聯模塊的等效開關頻率，控制3相級聯H橋輸出諧波較低的并網電流，并且可減小所需的所述3相H橋逆變模交流側電感L_a、L_b、L_c，N個所述模塊化三相光伏逆變器級聯可使得其縮小N倍；

所述3相H橋逆變模塊根據級聯模塊數量和功率調整其直流側輸入電壓、等效輸出電壓、輸出電流，從而匹配與之相連的三相電網電壓。