CN103219742B - 三相并网逆变器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三相并网逆变器，包括至少两个逆变模块且所述至少两个逆变模块并联连接于直流母线和电网输出端口之间；每一所述逆变模块包括逆变桥和置于机柜内的三相电抗器；所述三相电抗器包括三个分别缠绕有不同绕组的第一铁芯柱以及至少一个第二铁芯柱，其中：所述绕组接于逆变桥与电网输出端口之间；所述三个第一铁芯柱上分别具有气隙且该三个第一铁芯柱的第一端分别经由导磁材料连接到第二铁芯柱的第一端、第二端分别经由导磁材料连接到第二铁芯柱的第二端。本发明还提供了一种三相电抗器。本发明使机柜之间的环流经由置于机柜内部的三相电抗器的第二铁芯柱形成回路，实现共模电感滤除，大大减小了逆变器成本和体积。

Description

三相并网逆变器
技术领域
本发明涉及变频器领域，更具体地说，涉及一种可抑制共模干扰的三相并网逆变器及三相电抗器。
背景技术
三相并网逆变器用于将直流电能转换成三相交流电，如图1所示，其采用高频开关器件搭建主电路，使用一定的调制方法，控制高频开关器件的工作状态，使其输出的波形近似正弦波。
高频开关器件的动作，使得大功率三相并网逆变器中存在较大的共模和差模的干扰。对于多模块并联的大功率三相并网逆变器，会引入额外的共模电流和差模纹波电流。由于共模电流在三相电抗器中的磁通回路被抵消，无法对共模电流起到抑制作用。
目前三相并网逆变器针对共模电流，大多通过单独外加一个三相共模电抗器来抑制，而差模纹波电流则是通过逆变器本身的LC或者LCL滤波电器来抑制。
然而，通过单独增加共模电抗器来抑制共模干扰的成本较较高，体积也较大。此外，逆变器仅对自身的输出干扰起到抑制作用，当多模块并联后并网时，无法对并联之后的总入网电流差模干扰进行优化。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述三相并网逆变器中消除共模干扰成本较高的问题，提供一种可抑制共模干扰的三相并网逆变器及三相电抗器。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种三相并网逆变器，包括至少两个逆变模块且所述至少两个逆变模块并联连接于直流母线和电网输出 端口之间；每一所述逆变模块包括逆变桥和置于机柜内的三相电抗器，并通过逆变桥将直流母线的直流电转换为三相交流电通过三相电抗器处理后通过电网输出端口输出到电网；所述三相电抗器包括三个分别缠绕有不同绕组的第一铁芯柱以及至少一个第二铁芯柱，其中：所述绕组接于逆变桥与电网输出端口之间；所述三个第一铁芯柱上分别具有气隙且该三个第一铁芯柱的第一端分别经由导磁材料连接到第二铁芯柱的第一端、第二端分别经由导磁材料连接到第二铁芯柱的第二端；所述三相并网逆变器具有两个逆变模块，且该两个逆变模块的逆变桥的同相桥臂的初始载波相位差为π。
在本发明所述的三相并网逆变器中，每一逆变模块的逆变桥分别具有三相桥臂，不同逆变模块的逆变桥的同相桥臂的初始载波相位依次相差2π/i，其中i为三相并网逆变器中逆变模块的数量且i≥2。
在本发明所述的三相并网逆变器中，所述逆变桥的三相桥臂中分别具有功率单元，所述三相并网逆变器还包括控制模块，所述控制模块通过PWM波控制所述功率单元的通断。
在本发明所述的三相并网逆变器中，所述三相电抗器具有一个第二铁芯柱且该第二铁芯柱位于三个第一铁芯柱的一侧。
在本发明所述的三相并网逆变器中，所述三相电抗器具有两个第二铁芯柱且所述三个第一铁芯柱位于该两个第二铁芯柱之间。
在本发明所述的三相并网逆变器中，所述三个第一铁芯柱、第二铁芯柱及导磁材料位于同一由硅钢片构成的铁芯上。
本发明的三相并网逆变器及三相电抗器，采用以逆变器整机为单位的交错并联技术，并使机柜之间的环流经由置于机柜内部的三相电抗器的第二铁芯柱形成回路，实现共模电感滤除，大大减小了逆变器成本和体积。此外，本发明还通过载波移相，使得流到电网的电流纹波大大减小。
附图说明
图1是现有并网逆变器的示意图。
图2是本发明三相并网逆变器实施例的示意图。
图3是图2中的三相电抗器实例的示意图。
图4是图2中的三相电抗器另一实例的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，是本发明三相并网逆变器实施例的示意图。本实施例中的三相并网逆变器可应用于光伏系统并网等场合，其包括两个逆变模块20且该两个逆变模块20并联连接于直流母线10和电网输出端口30之间。上述逆变模块20包括逆变桥21和三相电抗器22，直流母线10连接到发电组件(例如太阳能光伏板)的输出端，电网输出端口30用于连接电网，每一逆变模块20通过逆变桥21将发电组件产生的直流电转换为三相交流电，并通过三相电抗器22处理后通过电网输出端口30输出到电网。
当然，在实际应用中，三相并网逆变器不限于两个逆变模块20，也可以采用三个或三个以上并联。
如图2所示，三相电抗器22可包括三个第一铁芯柱221及一个第二铁芯柱222，其中第二铁芯柱222位于三个第一铁芯柱221的同一侧。三个第一铁芯柱221上分别具有气隙224并分别缠绕有不同绕组223，第二铁芯柱222则无绕组。上述绕组223接于逆变桥21与电网输出端口30之间，即每一绕组223分别接于逆变桥21的其中一相的输出端。
上述三个第一铁芯柱221的第一端分别经由导磁材料连接到第二铁芯柱222的第一端、第二端分别经由导磁材料连接到第二铁芯柱222的第二端。通过上述方式，使三个第一铁芯柱221在工作过程中产生的共模电流经第二铁芯柱222形成回路，这样就能利用未加气隙的第二铁芯柱222的高磁导率，对共模电流达到抑制的作用。
在实际使用中，上述三相电抗器22中的第一铁芯柱221、第二铁芯柱222及连接第一铁芯柱221和第二铁芯柱222的导磁材料可位于同一铁芯上。上述铁 芯可采用硅钢片，因其铁损比较大。
如图3所示，在三相电抗器22的另一实例中，还可采用两个第二铁芯柱222’，即在三相电抗器22的铁芯中设置两个无绕组、无气隙的铁芯柱。三个具有绕组的第一铁芯柱221’位于两个第二铁芯柱222’之间。上述结构的三相电抗器22对于温升有较好的作用。当然，在实际应用中，还可设置更多无绕组、无气隙的铁芯柱。
在上述的三相并网逆变器中，由于采用多逆变模块20并网处理直流电，在多个逆变模块20并联后并网时，将产生总入网电流差模干扰。为解决上述问题，可使不同逆变模块20的逆变桥21的同相桥臂的初始载波相位依次相差2π/i，其中i为三相并网逆变器中逆变模块20的数量且i≥2。例如当三相并网逆变器具有两个逆变模块20时，可使该两个逆变模块20的逆变桥的同相桥臂的初始载波相位差为π。
通过上述的载波移相处理，可将多个逆变模块20的同相桥臂的三角载波初相位按载波数在1个载波周期内均分，这样三相并网逆变器的电流等效开关频率为桥臂实际开关频率的2倍，达到了频率倍增的效果。频率增加之后，输出到电网的差模纹波电流变小，同时逆变模块20之间的环流中的高频分量也会变小，高频分量中的共模成分也会变小，使得共模电感更容易将其中的共模谐波滤除。
上述载波移相可通过以下方式实现：由三相并网逆变器中的控制模块，通过PWM波控制逆变桥三相桥臂上的功率单元的通断，从而控制各相桥臂的初始载波相位。
本发明还提供一种上述三相并网逆变器中使用的三相电抗器。该三相电抗器包括三个分别缠绕有不同绕组的第一铁芯柱以及至少一个第二铁芯柱，其中三个第一铁芯柱上分别具有气隙且该三个第一铁芯柱的第一端分别经由导磁材料连接到第二铁芯柱的第一端、第二端分别经由导磁材料连接到第二铁芯柱的第二端。
在上述的三相电抗器中，三相电抗器具有一个第二铁芯柱且该第二铁芯柱位于三个第一铁芯柱的一侧。此外，三相电抗器也可具有两个第二铁芯柱且三 个第一铁芯柱位于该两个第二铁芯柱之间。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种三相并网逆变器，包括至少两个逆变模块且所述至少两个逆变模块并联连接于直流母线和电网输出端口之间；每一所述逆变模块包括逆变桥和置于机柜内的三相电抗器，并通过逆变桥将直流母线的直流电转换为三相交流电通过三相电抗器处理后通过电网输出端口输出到电网；其特征在于：所述三相电抗器包括三个分别缠绕有不同绕组的第一铁芯柱以及至少一个第二铁芯柱，其中：所述绕组接于逆变桥与电网输出端口之间；所述三个第一铁芯柱上分别具有气隙且该三个第一铁芯柱的第一端分别经由导磁材料连接到第二铁芯柱的第一端、第二端分别经由导磁材料连接到第二铁芯柱的第二端；所述三相并网逆变器具有两个逆变模块，且该两个逆变模块的逆变桥的同相桥臂的初始载波相位差为π。
2.根据权利要求1所述的三相并网逆变器，其特征在于：每一逆变模块的逆变桥分别具有三相桥臂，不同逆变模块的逆变桥的同相桥臂的初始载波相位依次相差2π/i，其中i为三相并网逆变器中逆变模块的数量且i≥2。
3.根据权利要求2所述的三相并网逆变器，其特征在于：所述逆变桥的三相桥臂中分别具有功率单元，所述三相并网逆变器还包括控制模块，所述控制模块通过PWM波控制所述功率单元的通断。
4.根据权利要求1所述的三相并网逆变器，其特征在于：所述三相电抗器具有一个第二铁芯柱且该第二铁芯柱位于三个第一铁芯柱的一侧。
5.根据权利要求1所述的三相并网逆变器，其特征在于：所述三相电抗器具有两个第二铁芯柱且所述三个第一铁芯柱位于该两个第二铁芯柱之间。
6.根据权利要求1所述的三相并网逆变器，其特征在于：所述三个第一铁芯柱、第二铁芯柱及导磁材料位于同一由硅钢片构成的铁芯上。
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