CN218514100U - 一种光伏发电变流器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电气自动化设备技术领域，具体而言涉及一种光伏发电变流器。本光伏发电变流器包括M台隔离型DC/DC变换器、一台三相模块化多电平变流器。所述的M台隔离型DC/DC变换器的输入侧正负端分别连接到M组光伏发电组件的直流正负端，所述的M台隔离型DC/DC变换器的输出侧正负端分别并联连接在一起后再分别连接到所述的三相模块化多电平变流器的直流正负端，所述的三相模块化多电平变流器的三相交流端接入三相交流电网。本实用新型的光伏发电变流器可以降低光伏发电变流器设备的成本，提高光伏发电的效率。
Description
技术领域
本实用新型属于电气自动化设备技术领域，具体而言涉及一种光伏发电变流器。
背景技术
目前常规的光伏发电站的变流器方案是：升压站的低压侧交流母线(一般是10kV和35kV电压等级)通过交流电缆连接到组串式光伏逆变器的升压变压器的高压侧，大量的小容量组串式光伏逆变器的交流输出接到升压变压器的低压侧交流母线上。这种变流器的方案中，升压变压器到升压站的交流电缆成本高且带来对地电容的无功问题，组串式光伏逆变器单机容量小，数量多导致成本高。此外，由组串逆变器及升压变压器和交流电缆构成的总电能损耗也比较大。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种光伏发电变流器，改变目前常用的光伏发电变流器的结构，以降低光伏发电站的设备成本，并提高光伏发电效率。
本实用新型的实施例提出的光伏发电变流器，包括M台隔离型DC/DC变换器DD1-DDM和一台三相模块化多电平变流器MMC；所述M台隔离型DC/DC变换器DD1-DDM的输入侧正端和负端分别连接到M组光伏发电组件的直流正端和负端，M台隔离型DC/DC变换器DD1-DDM的输出侧的正端和负端分别并联连接在一起后再分别连接到所述三相模块化多电平变流器MMC的直流正端和负端，三相模块化多电平变流器MMC的三相交流端接入三相交流电网。
上述光伏发电变流器中，所述M台隔离型DC/DC变换器的结构相同，包括一个输入侧直流滤波电容C0、一个单相电压源逆变全桥S1-S4/D1-D4、一个谐振电容Cr、一个谐振电感Lr、一个单相多绕组隔离变压器TR、N个单相全波整流桥B1-BN和N个输出侧直流滤波电容C1-CN；所述输入侧直流滤波电容C0的正端与所述单相电压源逆变全桥S1-S4/D1-D4的正端并联在一起后接到所述隔离型DC/DC变换器的输入侧正端，输入侧直流滤波电容C0的负端与所述单相电压源逆变全桥S1-S4/D1-D4的负端并联在一起后接到隔离型DC/DC变换器的输入侧负端；所述谐振电容Cr和所述谐振电感Lr以及所述单相多绕组隔离变压器TR的原边形成串联连接后并连接到所述单相电压源逆变全桥S1-S4/D1-D4的两个交流输出端；所述单相多绕组隔离变压器TR的N个副边绕组分别连接到所述N个单相全波整流桥B1-BN的两个交流输入端，N单相全波整流桥B1-BN的直流正端和负端分别与所述N个输出侧直流滤波电容C1-CN的正端和负端连接到一起，所述N个输出侧直流滤波电容C1-CN形成串联连接后的正端和负端分别作为所述隔离型DC/DC变换器的输出侧正端和负端。
本实用新型提出的光伏发电变流器，其优点是：与已有的常用光伏发电变流技术相比，由于本实用新型在电路中采用了一级高效谐振型隔离型DC/DC变换器，因此实现了光伏板与电网的电气隔离，避免了工频降压变压器及大量高压交流电缆的使用，并网的三相模块化多电平变流器MMC除输出有功功率也可以调节光伏发电站的无功与功率因数，可以不需要再单独装设动态无功补偿器，因此本实用新型提出光伏发电变流器具有更高的效率和更低的成本。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显然，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提出的新型高效光伏发电变流器的电路原理图。
图2为图1所示的光伏发电变流器中隔离型DC/DC变换器的电路原理图。
图3为本实用新型一个实施例的光伏发电变流器中使用的三相模块化多电平变流器的电路原理图。
图4为图3所示的三相模块化多电平变流器中变流模块的电路原理图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例在附图中示出，通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型实施例提出的新型高效光伏发电变流器，其电路原理图如图1所示，包括M台隔离型DC/DC变换器DD1-DDM、一台三相模块化多电平变流器MMC。所述的M台隔离型DC/DC变换器DD1-DDM的输入侧正负端分别连接到M组光伏发电组件的直流正负端，所述的M台隔离型DC/DC变换器DD1-DDM的输出侧正负端分别并联连接在一起后再分别连接到所述的三相模块化多电平变流器MMC的直流正负端，所述的三相模块化多电平变流器MMC的三相交流端接入三相交流电网。
上述的新型高效光伏发电变流器中的隔离型DC/DC变换器，其电路原理图如图2所示，隔离型DC/DC变换器包括一个输入侧直流滤波电容C0，一个单相电压源逆变全桥(S1-S4/D1-D4)，一个谐振电容Cr，一个谐振电感Lr，一个单相多绕组隔离变压器TR，N个单相全波整流桥B1-BN和N个输出侧直流滤波电容C1-CN。所述的输入侧直流滤波电容正端和所述的单相电压源逆变全桥的正端并联在一起接到所述的隔离型DC/DC变换器的输入侧正端，所述的输入侧直流滤波电容负端和所述的单相电压源逆变全桥的负端并联在一起接到所述的隔离型DC/DC变换器的输入侧负端，所述的谐振电容和所述的谐振电感以及所述的单相多绕组隔离变压器的原边形成串联连接后并接到所述的单相电压源逆变全桥的两个交流输出端；所述的单相多绕组隔离变压器的N个副边绕组分别接到所述的N个单相全波整流桥的两个交流输入端，所述的N单相全波整流桥的直流正负端分别和所述的N个输出侧直流滤波电容的正负端连接到一起，所述的N个输出侧直流滤波电容形成串联连接后的正负端分别作为所述的隔离型DC/DC变换器的输出侧正负端。
上述的新型高效光伏发电变流器中的三相模块化多电平变流器，其电路原理图可以如图3所示，该电路原理图是常规的三相模块化多电平变流器。图3中的变流模块采用半桥结构时的电路原理图可以如图4所示，变流模块也可以采用全桥结构电路。本实用新型的一个实施例中，采用的三相模块化多电平变流器由北京西威清拓变流技术有限公司生产，产品型号为SWMMC-X/10与SWMMC-X/35。
以下结合附图，详细介绍本实用新型的光伏发电变流器的工作原理：
图1中隔离型DC/DC变换器DD1-DDM分别工作于光伏发电组件最大功率跟踪控制模式来控制各台隔离型DC/DC变换器的输出功率，DD1-DDM的输出侧直流与三相模块化多电平变流器的直流母线并接在一起，该直流母线的直流电压由三相模块化多电平变流器控制。这样的电路结构允许DD1-DDM因各光伏发电组件的出力不同而输出不同的功率，且DD1-DDM中任一台隔离型DC/DC变换器故障时可以自由退出运行，不影响其他光伏发电组件和隔离型DC/DC变换器继续运行并发电。三相模块化多电平变流器既可以将各光伏组件发出的有功功率输送给电网，也可以在变流器总视在容量范围内输出无功功率给电网，因此采用该新型高效光伏发电变流器后，光伏发电站不需要装设额外的无功补偿设备，降低设备成本。一般情况下，三相模块化多电平变流器安装于升压站，其直流母线通过直流电缆连接到各隔离型DC/DC变换器，比目前常用方案中采用的交流电缆成本低。由于隔离型DC/DC变换器转换开关频率较高，其隔离变压器体积小，成本低，因而新型高效光伏发电变流器的整体成本和损耗都低于目前常用的光伏发电变流器。
图2中，由S1-S4及D1-D4组成的单相电压源逆变全桥以及谐振电容Cr及谐振电感Lr组成常规LLC谐振型DC/DC变换器的原边电路。单相多绕组隔离变压器TR1的每个副边绕组分别和一个单相全波整流桥和直流滤波电容组成一级直流输出，N级直流输出串联形成一个高压直流输出。由于原边的谐振工作模式，S1-S4都工作于零电压开通模式，且关断电流也较小，从而可以取得很高的变换效率。
本实用新型提出的新型高效光伏发电变流器中的隔离型DC/DC变换器中的单相多绕组隔离变压器也可以采用多台单相隔离变压器实现，任何基于本实用新型电路所作的等效变换电路，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种光伏发电变流器，其特征在于，包括M台隔离型DC/DC变换器DD1-DDM和一台三相模块化多电平变流器MMC；所述M台隔离型DC/DC变换器DD1-DDM的输入侧正端和负端分别连接到M组光伏发电组件的直流正端和负端，M台隔离型DC/DC变换器DD1-DDM的输出侧的正端和负端分别并联连接在一起后再分别连接到所述三相模块化多电平变流器MMC的直流正端和负端，三相模块化多电平变流器MMC的三相交流端接入三相交流电网。
2.一种如权利要求1所述的光伏发电变流器，其特征在于，所述M台隔离型DC/DC变换器的结构相同，包括一个输入侧直流滤波电容C0、一个单相电压源逆变全桥S1-S4/D1-D4、一个谐振电容Cr、一个谐振电感Lr、一个单相多绕组隔离变压器TR、N个单相全波整流桥B1-BN和N个输出侧直流滤波电容C1-CN；所述输入侧直流滤波电容C0的正端与所述单相电压源逆变全桥S1-S4/D1-D4的正端并联在一起后接到所述隔离型DC/DC变换器的输入侧正端，输入侧直流滤波电容C0的负端与所述单相电压源逆变全桥S1-S4/D1-D4的负端并联在一起后接到隔离型DC/DC变换器的输入侧负端；所述谐振电容Cr和所述谐振电感Lr以及所述单相多绕组隔离变压器TR的原边形成串联连接后并连接到所述单相电压源逆变全桥S1-S4/D1-D4的两个交流输出端；所述单相多绕组隔离变压器TR的N个副边绕组分别连接到所述N个单相全波整流桥B1-BN的两个交流输入端，N单相全波整流桥B1-BN的直流正端和负端分别与所述N个输出侧直流滤波电容C1-CN的正端和负端连接到一起，所述N个输出侧直流滤波电容C1-CN形成串联连接后的正端和负端分别作为所述隔离型DC/DC变换器的输出侧正端和负端。
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2022
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