CN204993044U - 一种大功率光伏并网逆变器 - Google Patents

一种大功率光伏并网逆变器 Download PDF

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马勇
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Abstract

本实用新型是一种大功率光伏并网逆变器，其结构是由A、B两组变流器及其配套的电抗器和电容器组成，A、B两组变流器并联运行，A、B两组变流器以500kW、50kW或以上功率的三相两电平变流器；电感值为0.08mH0、3mH的工频、高频三相滤波电抗器，500kW或以上功率的三相变流器以1500Hz的开关频率按照SVPWM的控制原则将光伏电池板的直流电能转换为交流电能并入电网，50kW或以上功率的三相两电平变流器并联在电网接入端。优点：大功率变流器中电力电子器件开关频率低、有功损耗小，小功率变流器中电力电子器件开关频率高、补偿谐波能力强，其优势是逆变器在全功率段并网电流的谐波含有率都低于2%。

Description

一种大功率光伏并网逆变器
技术领域
本实用新型涉及的是一种大功率光伏并网逆变器，特别涉及对500kW及以上功率光伏并网逆变器输出电流谐波的补偿。
技术背景
光伏并网逆变器是一种用于将太阳能电池板产生的直流电能转换为交流电能的电力电子装置。其核心是通过控制电力电子功率器件（如IGBT等）的开通或关断并经过电抗器和电容器的滤波后输出期望的标准的正弦波，但由于电力电子器件的开关频率受限、电抗器的成本较高和控制误差等因素导致在实际用中大功率光伏并网逆变器中电力电子器件的开关频率不会超过20kHz，电抗器的额定容量不会超过逆变器总容量的14%，控制误差大于0.5%，以上这些因素导致逆变器的输出功率工作在30%及以上功率段时输出的电流谐波含有率比较理想，但输出功率在30%及以下功率段时其输出的电流谐波含有率明显增加，在一些工程中其输出电流谐波含有率甚至超过10%，这对整个电网系统是极为不利的。
发明内容
本实用新型提出的是一种大功率光伏并网逆变器，其目的旨在保证逆变器并入电网的电流谐波含有率在全功率段都低于2%，两组变流器的功率比例为10:1。
本实用新型的技术方案，一种大功率光伏并网逆变器，其结构是由A、B两组变流器及其配套的电抗器和电容器组成，A、B两组变流器并联运行，其中，A组变流器以500kW或以上功率的三相两电平变流器；B组变流器以50kW或以上功率的三相两电平变流器，A组电感值为0.08mH的工频三相滤波电抗器，B组电感值为0.3mH的高频三相滤波电抗器，500kW或以上功率的三相变流器以1500Hz的开关频率按照SVPWM的控制原则将光伏电池板的直流电能转换为交流电能并入电网，50kW或以上功率的三相两电平变流器并联在电网接入端，用于补偿逆变器输出的纹波电流和谐波，保证逆变器并入电网的电流谐波含有率在全功率段都低于2%，两组变流器的功率比例为10:1。
本实用新型的优点：
1)由IGBT开关管T1—T6构成的两电平变流器以1500Hz的开关频率转换后输出给由电感器L1—L3构成的0.08mH的滤波电抗器并经滤波器C1—C3滤波后形成含有谐波的交流电流；由IGBT开关管S1—S6、电感器L4—L6和滤波器C4—C6构成的有源滤波环节，降低IGBT开关管T1—T6的开关频率使其有功损耗降低，降低电感器L1—L3的电感值使其成本降低，同时增加有源滤波环节解决了由IGBT开关管T1—T6开关频率降低、电感器L1—L3电感值减小而导致的谐波增加，两组变流器的功率比例为10:1。
2)大功率变流器中电力电子器件开关频率低、有功损耗小，小功率变流器中电力电子器件开关频率高、补偿谐波能力强，其优势是逆变器在全功率段并网电流的谐波含有率都低于2%。
附图说明
附图1是大功率光伏并网逆变器的拓扑原理图。
具体实施方式
一种大功率光伏并网逆变器，其结构是由A、B两组变流器及其配套的电抗器和电容器组成，A、B两组变流器并联运行，其中，A组变流器以500kW或以上功率的三相两电平变流器；B组变流器以50kW或以上功率的三相两电平变流器，A组电感值为0.08mH的工频三相滤波电抗器，B组电感值为0.3mH的高频三相滤波电抗器，500kW或以上功率的三相变流器以1500Hz的开关频率按照SVPWM的控制原则将光伏电池板的直流电能转换为交流电能并入电网，50kW或以上功率的三相两电平变流器并联在电网接入端，用于补偿逆变器输出的纹波电流和谐波，保证逆变器并入电网的电流谐波含有率在全功率段都低于2%，两组变流器的功率比例为10:1。
所述A组变流器的输入端连接太阳能电池板汇流后的输出端，变流器中的电力电子器件以1500Hz的开关频率按照期望的控制策略相互切换状态，变流器输出的电流经感值为0.08mH的三相电抗器和交流电容器滤波后输出为含有谐波的逆变电流，
所述B组变流器并联在逆变电流的出口端，通过检测逆变电流的谐波成分并输出与其大小相等方向相反的谐波电流从而补偿逆变电流含有的谐波，使逆变器整机输出的谐波电流含量在整个功率段都低于2%。
下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案：
如图1所示，一种大功率光伏并网逆变器，其结构是由A、B两组变流器及其配套的电抗器和电容器组成，A、B两组变流器并联运行，其中，A组变流器以500kW或以上功率的三相两电平变流器；B组变流器以50kW或以上功率的三相两电平变流器，A组电感值为0.08mH的工频三相滤波电抗器，B组电感值为0.3mH的高频三相滤波电抗器，500kW或以上功率的三相变流器以1500Hz的开关频率按照SVPWM的控制原则将光伏电池板的直流电能转换为交流电能并入电网，50kW或以上功率的三相两电平变流器并联在电网接入端，
所述A组变流器，其结构是由A电容器C4、六只IGBT开关管T1—T6构成的A两电平变流器、由电感器L1—L3构成的A滤波电抗器和由电容C1—C3构成的A滤波器；其中A电容器C4与A两电平变流器并联，A两电平变流器中的第一IGBT开关管T1与第六IGBT开关管T6的接点依次连接A滤波电抗器中的第一电感器L1、A滤波器中的第一电容C1；A两电平变流器中的第三IGBT开关管T3与第四IGBT开关管T4的接点依次连接A滤波电抗器中的第二电感器L2、A滤波器中的第二电容C2；A两电平变流器中的第五IGBT开关管T5与第二IGBT开关管T2的接点依次连接A滤波电抗器中的第三电感器L3、A滤波器中的第三电容C3；
所述B组变流器，其结构是由B电容器C'4、六只IGBT开关管T'1—T'6构成的B两电平变流器、由电感器L'1—L'3构成的B滤波电抗器和由电容C'1—C'3构成的B滤波器；其中B电容器C'4与B两电平变流器并联，B两电平变流器中的第一IGBT开关管T'1与第六IGBT开关管T'6的接点依次连接B滤波电抗器中的第一电感器L'1、B滤波器中的第一电容C'1；B两电平变流器中的第三IGBT开关管T'3与第四IGBT开关管T'4的接点依次连接B滤波电抗器中的第二电感器L'2、B滤波器中的第二电容C'2；B两电平变流器中的第五IGBT开关管T'5与第二IGBT开关管T'2的接点依次连接B滤波电抗器中的第三电感器L'3、B滤波器中的第三电容C'3；流经B电感器L'1—L'3的电流与流经A电感器L1—L3的电流相交汇。

Claims (3)

1.一种大功率光伏并网逆变器，其特征是由A、B两组变流器及其配套的电抗器和电容器组成，A、B两组变流器并联，其中，A组变流器以500kW或以上功率的三相两电平变流器；B组变流器以50kW或以上功率的三相两电平变流器，A组电感值为0.08mH的工频三相滤波电抗器，B组电感值为0.3mH的高频三相滤波电抗器，500kW或以上功率的三相变流器以1500Hz的开关频率按照SVPWM的控制原则将光伏电池板的直流电能转换为交流电能并入电网，50kW或以上功率的三相两电平变流器并联在电网接入端。
2.根据权利要求1所述的一种大功率光伏并网逆变器，其特征是所述A组变流器，其结构是由A电容器、六只IGBT开关管（T1—T6）构成的A两电平变流器、由电感器L1—L3构成的A滤波电抗器和由三只电容（C1—C3）构成的A滤波器；其中A电容器与A两电平变流器并联，A两电平变流器中的第一IGBT开关管（T1）与第六IGBT开关管（T6）的接点依次连接A滤波电抗器中的第一电感器（L1）、A滤波器中的第一电容（C1）；A两电平变流器中的第三IGBT开关管（T3）与第四IGBT开关管（T4）的接点依次连接A滤波电抗器中的第二电感器（L2）、A滤波器中的第二电容（C2）；A两电平变流器中的第五IGBT开关管（T5）与第二IGBT开关管（T2）的接点依次连接A滤波电抗器中的第三电感器（L3）、A滤波器中的第三电容（C3）。
3.根据权利要求1所述的一种大功率光伏并网逆变器，其特征是所述B组变流器，其结构是由B电容器（C'4）、六只IGBT开关管（T'1—T'6）构成的B两电平变流器、由三只电感器（L'1—L'3）构成的B滤波电抗器和由三只电容（C'1—C'3）构成的B滤波器；其中B电容器（C'4）与B两电平变流器并联，B两电平变流器中的第一IGBT开关管（T'1）与第六IGBT开关管（T'6）的接点依次连接B滤波电抗器中的第一电感器（L'1）、B滤波器中的第一电容（C'1）；B两电平变流器中的第三IGBT开关管（T'3）与第四IGBT开关管（T'4）的接点依次连接B滤波电抗器中的第二电感器（L'2）、B滤波器中的第二电容（C'2）；B两电平变流器中的第五IGBT开关管（T'5）与第二IGBT开关管（T'2）的接点依次连接B滤波电抗器中的第三电感器（L'3）、B滤波器中的第三电容（C'3）；流经B电感器（L'1—L'3）的电流与流经A电感器（L1—L3）的电流相交汇。
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