CN104660088A - 光伏发电变频逆变系统 - Google Patents

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Abstract

本发明为了解决中、高压变频逆变，提供了一种光伏发电变频逆变系统，包括逆变器和第一变压器，其中逆变器的输入端连接直流电源，逆变器的输出端连接第一变压器的输入端，该光伏发电变频逆变系统还包括第二变压器，第一变压器的输出端再连接第二变压器的输入端，最后由第二变压器的输出端输出该变频逆变系统的输出电压。本系统简化了逆变器的复杂性，采用多重变压器的技术方案极大地简化了光伏发电变频逆变系统的结构，有利于整体制造成本的下降，便于维护。

Description

光伏发电变频逆变系统
技术领域
本发明涉及电力电子控制技术领域，更具体地，涉及一种光伏发电变频逆变系统。
背景技术
太阳能、风力发电以其安全可靠、无污染、无噪声、无需消耗燃料，无机械转动部件，拆装移动简易、不会破坏市容环境等特有的优势，将代替传统的不可再生能源。
随着世界能源的紧张，人们环保节能减排意识的不断加强，开发研制绿色环保的发电系统将备受世人关注，世界的能源结构，将以资源有限、污染严重的石化能源为主的能源逐步转变为以资源无限、清洁的可再生能源为主的能源结构。太阳能、风能、生物质能等可再生能源作为新兴的绿色能源，正得到迅速的推广应用。
太阳能和风能更是一种用之不竭、清洁的可再生能源，近年来由于控制技术和电力电子技术的发展与广泛应用，太阳能发电和风力发电技术已取得了显著的进步。欧美许多国家的风力发电上网电价已具备了与火电竞争的能力，利用太阳能和风能发电已成为当今发展最快的两种新能源。
目前在直流变交流的变频逆变系统中，广泛采用的异步电动机变频逆变用的逆变器大多是由全控器件组成的三相正弦波逆变器，产生正弦波必需采用高频化的PWM(脉冲宽度调制技术)。现有的技术方案重在设计逆变器的内部结构。而这些造成变频器成本高、体积大、损耗大、线路复杂等缺点。
发明内容
本发明为了解决中、高压变频逆变，提供了一种光伏发电变频逆变系统。具体为：
一种光伏发电变频逆变系统，包括逆变器和第一变压器，其中逆变器的输入端连接直流电源，逆变器的输出端连接第一变压器的输入端，该光伏发电变频逆变系统还包括第二变压器，第一变压器的输出端再连接第二变压器的输入端，最后由第二变压器的输出端输出该变频逆变系统的输出电压。
进一步地，逆变器的输入电压为400-700V。
进一步地，所述光伏发电变频逆变系统还包括无源滤波器，且所述逆变器的输出端连接第一变压器的输入端具体包括：逆变器的输出端首先连接无源滤波器的输入端，然后无源滤波器得输出端再与第一变压器的输入端采用串联的方式连接。
进一步地，所述第一变压器与第二变压器采用星型方式连接，并输出多电平电压。
进一步地，所述第二变压器的输出端还包括零线输出端和火线输出端。
进一步地，所述多电平电压包括220V和380V电压。
进一步地，该系统还包括信号调理电路，该电路包括隔离器件，且所述隔离器件设置在所述第一变压器的输出端。
进一步地，输入到逆变器的输入端的所述直流电来自蓄电池或蓄电瓶。
进一步地，所述逆变器包括三个单相H桥，每个单相H桥由4个IGBT管组成，每个单相H桥的直流侧并联有两个电容作为IGBT管的吸收电容，在三个单相H桥的直流侧并联有两个相互串连的电解电容，作为H桥的储能电容。
进一步地，所述第二变压器通过中性线端与其三相绕组任一端之间产生220V电压并输出，中性线作为零线输出，三相绕组的任意两端之间产生380V电压并输出，三相绕组的任意端作为火线输出。
本发明简化了逆变器的复杂性，采用多重变压器的技术方案极大地简化了光伏发电变频逆变系统的结构，有利于整体制造成本的下降，便于维护。另外，促进了太阳能和风能的有效利用，有利于太阳能和风电资源的大规模开发以及新能源利用服务的推广。
附图说明
图1示出了本发明的光伏发电变频逆变系统整体结构框图；
图2示出了本发明中逆变器与第一变压器的一种电路连接图。
具体实施方式
如图1所示，示出了根据本发明的优选实施例的一种光伏发电变频逆变系统，其将充电储能模块的充能超级电容器中的电能通过变频逆变为设定的AC交流电信号。该系统包括逆变器和第一变压器，其中逆变器的输入端连接直流电源，逆变器的输出端连接第一变压器的输入端，逆变器将直流电转换为交流电（一般为220V、50Hz的正弦交流电或方波形交流电）。
可选地，该光伏发电变频逆变系统还包括第二变压器，第一变压器的输出端再连接第二变压器的输入端，最后由第二变压器的输出端输出该变频逆变系统的输出电压。
所述的直流电源为400-700V，可选地，该直流电源来自蓄电池或蓄电瓶等充电储能模块。优选地，该直流电源来自于太阳能光伏发电系统经过风、光等自然能量转换成的电能，具体地，可以包括风力发电机、太阳能电池组、蓄电池(组)等光伏阵列发电模块。当然，其他未在此列举的光伏电源也能够作为发电模块提供直流电源。在一个实施例中，该直流电源可以采用CSG170S1-35型号器件产品，它采用具有最大功率点跟踪功能的能量优化控制器输出稳定的直流输出。
所述第一变压器与第二变压器采用星型方式连接，并输出多电平电压。优选地，该多电平包括380V和220V两种。在其他的实施例中，根据需要还可以包括110V、60V等电压，这些电压的产生可以通过多级变压实现。其他量级和类型的电压是本领域技术人员能够在阅读了本发明的基础上，在不付出创造性劳动的前提下，对本发明的技术方案作出修改就能实现的。
具体来说，所述第二变压器通过中性线端与其三相绕组任一端之间产生220V电压并输出，中性线作为零线输出，三相绕组的任意两端之间产生380V电压并输出，三相绕组的任意端作为火线输出。
如图2所示，为光伏发电变频逆变系统的逆变器与第一变压器的连接电路的一种实施方式。图2中，逆变器的交流侧经过无源滤波器滤波之后经第一变压器将谐波电压藕合到第一变压器的输出侧。输入到逆变器的电压为400V-700V直流电压，从第一变压器的输出端输出的电压包括U、V、W和N四端。
逆变器的结构形式为三个单相H桥，每个单相H桥由4个IGBT管组成，每组H桥之间并联有两个吸收电容(图中的C1、C2，C3、C4，C5、C6)在三个单相H桥的直流侧并联有相互串连的两个电解电容(图中的CD1、CD2)；逆变器的输出端连接无源滤波器(CF1、LF1、RF1，CF2、LF2、RF2，CF3、LF3、RF3)用来滤除开关次谐波。其中，每个IGBT管的基极均接高电平。在另一个实施例中，图中经过逆变器输出的电压还可以经过其一端连接市电电网的第一变压器而不是一端连接中性线的第一变压器。
在经过第一变压器输出以后，输出的电压要经过光伏发电变频逆变系统的隔离器件。这些隔离器件一般采用电容，以消除电网波动对第二级变压器的输出精度产生的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏发电变频逆变系统，包括逆变器和第一变压器，其中逆变器的输入端连接直流电源，逆变器的输出端连接第一变压器的输入端，其特征在于，该光伏发电变频逆变系统还包括第二变压器，第一变压器的输出端再连接第二变压器的输入端，最后由第二变压器的输出端输出该变频逆变系统的输出电压。
2.根据权利要求1所述的光伏发电变频逆变系统，其特征在于，逆变器的输入电压为400-700V。
3.根据权利要求1所述的光伏发电变频逆变系统，其特征在于，所述光伏发电变频逆变系统还包括无源滤波器，且所述逆变器的输出端连接第一变压器的输入端具体包括：逆变器的输出端首先连接无源滤波器的输入端，然后无源滤波器得输出端再与第一变压器的输入端采用串联的方式连接。
4.根据权利要求3所述的光伏发电变频逆变系统，其特征在于，所述第一变压器与第二变压器采用星型方式连接，并输出多电平电压。
5.根据权利要求4所述的光伏发电变频逆变系统，其特征在于，所述第二变压器的输出端还包括零线输出端和火线输出端。
6.根据权利要求3所述的光伏发电变频逆变系统，其特征在于，所述多电平电压包括220V和380V电压。
7.根据权利要求3-6之一所述的光伏发电变频逆变系统，其特征在于，该系统还包括信号调理电路，该电路包括隔离器件，且所述隔离器件设置在所述第一变压器的输出端。
8.根据权利要求7所述的光伏发电变频逆变系统，其特征在于，输入到逆变器的输入端的所述直流电来自蓄电池或蓄电瓶。
9.根据权利要求8所述的光伏发电变频逆变系统，其特征在于，所述逆变器包括三个单相H桥，每个单相H桥由4个IGBT管组成，每个单相H桥的直流侧并联有两个电容作为IGBT管的吸收电容，在三个单相H桥的直流侧并联有两个相互串连的电解电容，作为H桥的储能电容。
10.根据权利要求9所述的光伏发电变频逆变系统，其特征在于，所述第二变压器通过中性线端与其三相绕组任一端之间产生220V电压并输出，中性线作为零线输出，三相绕组的任意两端之间产生380V电压并输出，三相绕组的任意端作为火线输出。
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