CN218997953U - 一种光伏并网逆变器 - Google Patents

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赵瑞斌
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申旭辉
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谢伟
陈玉东
赵建锋
王聪
龙高飞
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Abstract

本实用新型提出一种光伏并网逆变器，所述光伏并网逆变器包括：高频逆变器、无线电能传输松耦合变压器、高频整流器、工频并网逆变器、第一补偿电容和第二补偿电容；所述第一补偿电容连接在所述高频逆变器和所述无线电能传输松耦合变压器间；所述第二补偿电容连接在所述无线电能传输松耦合变压器和所述高频整流器间。本实用新型提出的逆变器在电能传输的过程中可以降低电能的损耗、提高传输效率及抑制电压的波动。

Description

一种光伏并网逆变器
技术领域
本实用新型涉及光伏并网逆变器技术领域，尤其涉及一种光伏并网逆变器。
背景技术
太阳能作为一种清洁环保的能源，受到人们的广泛关注，近年来，太阳能被广泛用于各个场合。太阳能光伏发电是太阳能利用的一种重要形式，是采用光伏模块将光能转换为电能的发电形式，而且随着技术的不断进步，光伏发电可能是最具有发展前景的发电技术之一，目前在使用光伏发电时，过量的电力会回馈到电网的内部，从而可以有效的避免电力的浪费。
目前通常利用逆变器将光伏发电系统的低电压、直流电输送到高电压等级的配电线路中，但是现有的逆变器在电能的输送过程中出现电能损耗较大、传输能力较低及电压波动较大等问题。
发明内容
本实用新型提供一种光伏并网逆变器，以至少解决相关技术中逆变器在电能的输送过程中电能损耗较大、传输能力较低及电压波动较大的技术问题。
本实用新型第一方面实施例提出一种光伏并网逆变器，所述光伏并网逆变器包括：高频逆变器、无线电能传输松耦合变压器、高频整流器、工频并网逆变器、第一补偿电容和第二补偿电容；
所述高频逆变器的输入端和输出端分别与光伏阵列、所述无线电能传输松耦合变压器连接；
所述无线电能传输松耦合变压器的输入端和输出端分别与所述高频逆变器、所述高频整流器连接；
所述高频整流器的输入端和输出端分别与所述无线电能传输松耦合变压器、所述工频并网逆变器连接；
所述工频并网逆变器的输入端和输出端分别与所述高频整流器、电网连接；
所述第一补偿电容连接在所述高频逆变器和所述无线电能传输松耦合变压器间，所述第二补偿电容连接在所述无线电能传输松耦合变压器和所述高频整流器间。
优选的，所述第一补偿电容串联在所述高频逆变器和所述无线电能传输松耦合变压器间；
所述第二补偿电容串联在所述无线电能传输松耦合变压器和所述高频整流器间。
优选的，所述第一补偿电容和第二补偿电容分别并联在所述无线电能传输松耦合变压器的输入端和输出端。
优选的，所述第一补偿电容并联在所述无线电能传输松耦合变压器的输入端；
所述第二补偿电容串联在所述无线电能传输松耦合变压器与所述高频整流器间。
优选的，所述第一补偿电容串联在所述高频逆变器与所述无线电能传输松耦合变压器间；
所述第二补偿电容并联在所述无线电能传输松耦合变压器的输出端。
优选的，所述无线电能传输松耦合变压器由发射端和接收端组成。
进一步的，所述发射端是由发射线圈构成的，所述接收端是由接收线圈构成的。
进一步的，所述发射线圈和接收线圈均是采用利兹线绕制的。
进一步的，所述发射线圈与接收线圈为无物理接触的平面式结构。
本实用新型的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本实用新型提出了一种光伏并网逆变器，所述光伏并网逆变器包括：高频逆变器、无线电能传输松耦合变压器、高频整流器、工频并网逆变器、第一补偿电容和第二补偿电容；所述高频逆变器的输入端和输出端分别与光伏阵列、所述无线电能传输松耦合变压器连接；所述无线电能传输松耦合变压器的输入端和输出端分别与所述高频逆变器、所述高频整流器连接；所述高频整流器的输入端和输出端分别与所述无线电能传输松耦合变压器、所述工频并网逆变器连接；所述工频并网逆变器的输入端和输出端分别与所述高频整流器、电网连接；所述第一补偿电容连接在所述高频逆变器和所述无线电能传输松耦合变压器间，所述第二补偿电容连接在所述无线电能传输松耦合变压器和所述高频整流器间。本实用新型提出的逆变器在电能传输的过程中可以降低电能的损耗、提高传输效率及抑制电压的波动。
本实用新型附加的方面以及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
本实用新型上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本实用新型一个实施例提供的光伏并网逆变器的第一种结构图；
图2为根据本实用新型一个实施例提供的光伏并网逆变器接入光伏阵列和电网的结构图；
图3为根据本实用新型一个实施例提供的光伏并网逆变器的第二种结构图；
图4为根据本实用新型一个实施例提供的光伏并网逆变器的第三种结构图；
图5为根据本实用新型一个实施例提供的光伏并网逆变器的第四种结构图；
图6为根据本实用新型一个实施例提供的光伏并网逆变器接入第一MPPT控制模块、无线发送模块、无线接收模块和第二MPPT控制模块的结构图；
附图标记：
高频逆变器1、无线电能传输松耦合变压器2、高频整流器3、工频并网逆变器4、第一补偿电容5、第二补偿电容6、光伏阵列7、电网8、发射端2-1、接收端2-2、第一MPPT控制模块9、无线发送模块10、无线接收模块11和第二MPPT控制模块12。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面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。
本实用新型提出了一种光伏并网逆变器，所述光伏并网逆变器包括：高频逆变器、无线电能传输松耦合变压器、高频整流器、工频并网逆变器、第一补偿电容和第二补偿电容；所述高频逆变器的输入端和输出端分别与光伏阵列、所述无线电能传输松耦合变压器连接；所述无线电能传输松耦合变压器的输入端和输出端分别与所述高频逆变器、所述高频整流器连接；所述高频整流器的输入端和输出端分别与所述无线电能传输松耦合变压器、所述工频并网逆变器连接；所述工频并网逆变器的输入端和输出端分别与所述高频整流器、电网连接；所述第一补偿电容连接在所述高频逆变器和所述无线电能传输松耦合变压器间，所述第二补偿电容连接在所述无线电能传输松耦合变压器和所述高频整流器间。本实用新型提出的逆变器在电能传输的过程中可以降低电能的损耗、提高传输效率及抑制电压的波动。
下面参考附图描述本实用新型实施例的一种光伏并网逆变器。
实施例一
图1为根据本实用新型一个实施例提供的一种光伏并网逆变器的第一种结构图，如图1所示，所述光伏并网逆变器可以包括：高频逆变器1、无线电能传输松耦合变压器2、高频整流器3、工频并网逆变器4、第一补偿电容5和第二补偿电容6。
需要说明的是，图1示出的仅作为一种光伏并网逆变器的示意，并不作为对本实用新型实施例的限制。
如图2所示，所述高频逆变器1的输入端和输出端分别与光伏阵列7、所述无线电能传输松耦合变压器2连接，用于将光伏阵列产生的直流电逆变为高频交流电；其中，所述高频逆变器1为高频逆变器；
所述无线电能传输松耦合变压器2的输入端和输出端分别与所述高频逆变器1、所述高频整流器3连接，用于将所述高频交流输送到高频整流器3，其中，所述无线电能传输松耦合变压器2通过无线传输的方式将所述高频交流电输送到所述高频整流器3；
所述高频整流器3的输入端和输出端分别与所述无线电能传输松耦合变压器2、所述工频并网逆变器4连接，用于将所述高频交流电整流为直流电；
所述工频并网逆变器4的输入端和输出端分别与所述高频整流器3、电网8连接，用于将所述直流电逆变为工频交流电，并将该工频交流电并入电网8，其中，所述工频并网逆变器4为工频并网逆变器；
所述第一补偿电容5串联在所述高频逆变器1和所述无线电能传输松耦合变压器2间；
所述第二补偿电容6串联在所述无线电能传输松耦合变压器2和所述高频整流器3间。
需要说明的是，本实用新型提出的所述光伏并网逆变器中第一补偿电容5和第二补偿电容6的连接结构还可以为：所述第一补偿电容5和第二补偿电容6还可以分别并联在所述无线电能传输松耦合变压器2的输入端和输出端，如图3所示。
需要说明的是，本实用新型提出的所述光伏并网逆变器中第一补偿电容5和第二补偿电容6的连接结构还可以为：所述第一补偿电容5并联在所述无线电能传输松耦合变压器2的输入端；所述第二补偿电容6串联在所述无线电能传输松耦合变压器2与所述高频整流器3间，如图4所示。
需要说明的是，本实用新型提出的所述光伏并网逆变器中第一补偿电容5和第二补偿电容6的连接结构还可以为：所述第一补偿电容串联5在所述高频逆变器1与所述无线电能传输松耦合变压器2间；所述第二补偿电容6并联在所述无线电能传输松耦合变压器4的输出端，如图5所示。
在本公开实施例中，所述第一补偿电容5和第二补偿电容6均用于补偿无线电能传输中的无功功率和滤除传输过程中的高频谐波。
其中，所述第一补偿电容5，用于补偿所述高频逆变器1将所述高频交流电传输到所述无线电能传输松耦合变压器2过程中的无功功率；
所述第二补偿电容6，用于补偿所述无线电能传输松耦合变压器2将所述高频交流电传输到所述高频整流器3过程中的无功功率。
需要说明的是，所述第一补偿电容5用于滤除发射线圈在传输过程中的高频谐波，所述第二补偿电容6用于滤除接收线圈在传输过程中的高频谐波。
需要说明的是，所述无线电能传输松耦合变压器2包括：发射端2-1和接收端2-2；
所述无线电能传输松耦合变压器2，用于将电能从发射端2-1传输至接收端2-2；
其中，所述发射端2-1是由发射线圈构成的，所述接收端2-2是由接收线圈构成的。
其中，所述发射线圈和接收线圈均是采用利兹线绕制的。
进一步的，所述发射线圈与接收线圈为无物理接触的平面式结构。
需要说明的是，所述第一补偿电容5对应的补偿电容参数为Cp，其中式中，ω为谐振角频率，Lp为发射线圈对应的电感。
需要说明的是，所述第二补偿电容6对应的补偿电容参数为Cs，其中ω为谐振角频率，Ls为接收线圈对应的电感。
需要说明的是，如图6所示，所述光伏并网逆变器还包括与其配套的第一最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)控制模块9、无线发送模块10、无线接收模块11和第二最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)控制模块12。
示例的，当所述光伏并网逆变器对应的并网逆变器系统出现外部扰动时，获取光伏阵列7输出的电压uPV及电流iPV，将所述电压uPV及电流iPV送输出到第一MPPT控制模块9，所述第一MPPT控制模块9通过第一MPPT控制算法得到所述高频逆变器1对应的脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)控制信号，进而所述高频逆变器1基于所述PWM控制信号生成高频交流电；
同时获取光伏阵列7输出的电压uPV、所述高频整流器3输出的电流idc、所述工频并网逆变器4输出的电流ig和电网电压ug，然后将所述光伏阵列7输出的电压uPV、所述高频整流器3输出的电流idc、所述工频并网逆变器4输出的电流ig和电网电压ug输入所述第二MPPT控制模块12，所述第二MPPT控制模块12通过第二MPPT控制算法得到所述工频并网逆变器4对应的PWM控制信号，所述工频并网逆变器4基于所述PWM控制信号生成工频交流电，其中，所述获取的光伏阵列7输出的电压是通过无线发送模块10、无线电能传输松耦合变压器2、无线接收模块11依次传输到第二MPPT控制模块12的。
下面对本实用新型提出的光伏并网逆变器的应用进行举例说明：
当太阳光照射至光伏阵列7时，光伏阵列输出直流电，该直流电输入到高频逆变器1即高频逆变器的输入端，由高频逆变器负责将直流电(DC)逆变为高频交流电(AC)，而高频交流电(AC)经过第一补偿电容5输入到无线电能传输松耦合变压器2，其中，第一补偿电容5的作用是负责补偿无线电能传输中的无功功率和滤除高频谐波，而无线电能传输松耦合变压器2的作用是负责将电能从发射端传输至接收端，然后接收端的电能经过第二补偿电容6输入到高频整流器3的输入端，其中，第二补偿电容6的作用是负责补偿无线电能传输中的无功功率和滤除高频谐波，而高频整流器3的作用是将高频交流电(AC)整流为直流电(DC)，最后，在工频并网逆变器4即工频并网逆变器的作用下，将直流电(DC)逆变为工频交流电(AC)，并将该工频交流电(AC)并入电网8。
其中，若所述光伏并网逆变器对应的并网逆变器系统出现外部扰动，则获取光伏阵列7输出的电压uPV及电流iPV，将所述电压uPV及电流iPV送输出到第一MPPT控制模块9，所述第一MPPT控制模块9通过第一MPPT控制算法得到所述高频逆变器1对应的脉冲宽度调制(Pulse width modulation，PWM)控制信号，进而所述高频逆变器1基于所述PWM控制信号生成高频交流电；
同时获取光伏阵列7输出的电压uPV、所述高频整流器3输出的电流idc、所述工频并网逆变器4输出的电流ig和电网电压ug，然后将所述光伏阵列7输出的电压uPV、所述高频整流器3输出的电流idc、所述工频并网逆变器输出的电流ig和电网电压ug输入所述第二MPPT控制模块12，所述第二MPPT控制模块12通过第二MPPT控制算法得到所述工频并网逆变器4对应的PWM控制信号，所述工频并网逆变器4基于所述PWM控制信号生成工频交流电，其中，所述获取的光伏阵列7输出的电压是通过无线发送模块10、无线电能传输松耦合变压器2、无线接收模块11依次传输到第二MPPT控制模块12的。
综上所述，本实用新型提出的光伏并网逆变器中的第一补偿电容不受无线电能传输线圈耦合系数的影响；也适合多负载系统，在高频整流器3后可接多个工频并网逆变器4；同时实现了高频整流器3的恒流输出和光伏并网系统的完全电气隔离，并实现了光伏并网系统的无线电能传输，而且在抑制了电压的波动。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种光伏并网逆变器，其特征在于，所述光伏并网逆变器包括：高频逆变器、无线电能传输松耦合变压器、高频整流器、工频并网逆变器、第一补偿电容和第二补偿电容；
所述高频逆变器的输入端和输出端分别与光伏阵列、所述无线电能传输松耦合变压器连接；
所述无线电能传输松耦合变压器的输入端和输出端分别与所述高频逆变器、所述高频整流器连接；
所述高频整流器的输入端和输出端分别与所述无线电能传输松耦合变压器、所述工频并网逆变器连接；
所述工频并网逆变器的输入端和输出端分别与所述高频整流器、电网连接；
所述第一补偿电容连接在所述高频逆变器和所述无线电能传输松耦合变压器间，所述第二补偿电容连接在所述无线电能传输松耦合变压器和所述高频整流器间。
2.如权利要求1所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述第一补偿电容串联在所述高频逆变器和所述无线电能传输松耦合变压器间；
所述第二补偿电容串联在所述无线电能传输松耦合变压器和所述高频整流器间。
3.如权利要求1所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述第一补偿电容和第二补偿电容分别并联在所述无线电能传输松耦合变压器的输入端和输出端。
4.如权利要求1所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述第一补偿电容并联在所述无线电能传输松耦合变压器的输入端；
所述第二补偿电容串联在所述无线电能传输松耦合变压器与所述高频整流器间。
5.如权利要求1所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述第一补偿电容串联在所述高频逆变器与所述无线电能传输松耦合变压器间；
所述第二补偿电容并联在所述无线电能传输松耦合变压器的输出端。
6.如权利要求1所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述无线电能传输松耦合变压器由发射端和接收端组成。
7.如权利要求6所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述发射端是由发射线圈构成的，所述接收端是由接收线圈构成的。
8.如权利要求7所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述发射线圈和接收线圈均是采用利兹线绕制的。
9.如权利要求8所述的光伏并网逆变器，其特征在于，所述发射线圈与接收线圈为无物理接触的平面式结构。
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