一种光伏逆变单元及三相光伏并网发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种光伏逆变单元及三相光伏并网发电装置，该光伏逆变单元包括串联联接的逆变器模块以及变压器模块，逆变器模块包括两台并联连接的三相逆变器，变压器模块包括一台变压器，变压器的一次侧通过Y联接的串联绕组连接输出端，二次侧分别通过Y联接、D联接的联接绕组与两台三相逆变器的交流侧连接；该三相光伏并网发电装置包括光伏阵列以及上述光伏逆变单元，光伏阵列与光伏逆变单元的直流侧连接，交流侧连接电网；光伏阵列输出直流电，通过光伏逆变单元转换为三相交流电后输出至电网。本发明专利技术使用移相控制能够消除输出电压低频谐波，且原边电流与次边电流THD保持一致，具有结构简单、所需成本低、装置体积小以及转换效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏逆变单元及三相光伏并网发电装置
本专利技术涉及光伏发电
，尤其涉及一种光伏逆变单元及三相光伏并网发电装置。
技术介绍
光伏发电的成本通常高于常规能源的成本，研究性能更好、成本更低及适应性更强的逆变器产品对于降低光伏发电成本具有重要意义。逆变器单机容量的增大，可以使得每瓦的成本降低，逆变器占地面积减小以及安装成本降低，目前逆变器单机容量已从最早的250kW不断增加至500kW，有部分集装箱式逆变器已能够达到1MW。但是，目前逆变器容量的增大均是通过多模块并联，或者是单纯地提高逆变器工作电压等级来实现，受到IGBT功率器件和主电路开关器件成本等因素的影响，单机容量和集成度的提升空间有限，不能满足更高容量、集成度的提升需求。有从业者提出采用变压器级联技术实现大功率三相光伏逆变，但是该类方案中变压器原边和副边都是使用相同联接方式，如D/Y、D/D、Y/Y、Y/D联结中的一种，即原边与副边的联接组别保持一致，且各变压器的变比都相同，若要消除基波谐波、改善输出电压波形，一种方法是通过提高开关频率实现，该种方法会增加系统损耗以及散热设计难度；另一种方法是采用高电平的逆变器功率模块或通过多输出变压器二次侧串联叠加实现，多输出变压器二次侧串联叠加方法通常是采用锯齿波移相的PWM调制方法，通过输出变压器二次侧进行串联叠加，使叠加后的输出电压成为多电平阶梯波电压，以达到消除基波谐波的目的，无论是采用高电平的逆变器功率模块或通过上述多输出变压器二次侧串联叠加方法，都会增加系统的复杂度，实际实现的难度大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单、所需成本低、体积小且转换效率高的光伏逆变单元以及结构简单、所需成本低、体积小以及发电效率高的三相光伏并网发电装置，使用移相控制能够消除输出电压的低频谐波，且原边电流与次边电流THD保持一致。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种光伏逆变单元，包括串联联接的逆变器模块以及变压器模块，所述逆变器模块包括两台并联连接的三相逆变器，所述变压器模块包括一台变压器，所述变压器的一次侧通过Y联接的串联绕组连接输出端，二次侧分别通过Y联接、D联接的联接绕组与两台所述三相逆变器的交流侧连接。作为本专利技术逆变单元的进一步改进：所述三相逆变器为三相PWM逆变器；所述三相PWM逆变器为三相SHEPWM逆变器。作为本专利技术逆变单元的进一步改进：所述变压器的一次侧串联绕组Y/Y联接的联接变比、二次侧联接绕组Y/D联接的联接变比之间满足以下关系式：其中，k1、k2分别为变压器一次侧串联绕组Y/Y联接的联接变比、二次侧联接绕组Y/D联接的联接变比，f为变比比值系数。作为本专利技术逆变单元的进一步改进：所述三相SHEPWM逆变器具体配置为消除所述变压器的一次侧输出电压信号中12K±1特定次谐波分量，其中K＝1,2,3……。作为本专利技术逆变单元的进一步改进：所述三相逆变器为三相两电平、三相多电平以及三相H桥逆变器中任意一种。作为本专利技术逆变单元的进一步改进：所述三相逆变器的输入端并联设置有母线电容。本专利技术进一步提供一种三相光伏并网发电装置，包括光伏阵列以及上述光伏逆变单元，所述光伏逆变单元的直流侧与所述光伏阵列连接，交流侧与电网连接；所述光伏阵列输出直流电，通过所述光伏逆变单元转换为三相交流电后输出至电网。一种光伏逆变单元，包括多条逆变支路，每条逆变支路包括串联联接的逆变器模块以及变压器模块，所述逆变器模块包括两台并联连接的三相逆变器，所述变压器模块包括一台变压器，所述变压器的一次侧通过两个Y联接的串联绕组连接输出端，二次侧分别通过Y联接、D联接的联接绕组与两台所述三相逆变器的交流侧连接。作为本专利技术逆变单元的进一步改进：每条所述逆变支路中所述三相逆变器为三相PWM逆变器；所述三相PWM逆变器为三相SHEPWM逆变器。作为本专利技术逆变单元的进一步改进：每条所述逆变支路中所述变压器的一次侧Y/Y联接的联接变比、二次侧Y/D联接的联接变比之间满足以下关系式：其中，k1，k2分别为变压器一次侧Y/Y联接的联接变比、二次侧Y/D联接的联接变比，f为变比比值系数。作为本专利技术逆变单元的进一步改进：每条所述逆变支路中所述三相SHEPWM逆变器具体配置为消除所述变压器的一次侧输出电压信号中12K±1特定次谐波分量，其中K＝1,2,3……。作为本专利技术逆变单元的进一步改进：每条所述逆变支路中所述三相逆变器为三相两电平、三相多电平以及三相H桥逆变器中任意一种。作为本专利技术逆变单元的进一步改进：每条所述逆变支路中所述三相逆变器的输入端并联设置有母线电容。本专利技术进一步提供一种三相光伏并网发电装置，包括光伏阵列以及上述光伏逆变单元，光伏逆变单元中各条逆变支路的直流侧分别与光伏阵列连接，交流侧分别与电网连接；光伏阵列输出直流电，通过光伏逆变单元中各条逆变支路转换为三相交流电后输出至电网。与现有技术相比，本专利技术光伏逆变单元的优点在于：1)本专利技术光伏逆变单元，通过网侧串联绕组变压器级联实现光伏逆变，变压器一次侧采用串联绕组的Y联接，可以使得单套绕组的短路阻抗减小且承受的电压降低，同等功率下可节省体积与成本，变压器二次侧分别采用Y和D联接绕组连接并联的三相逆变器，使用移相控制有效消除了输出电压的低频谐波，改善输出电压质量，从而能够有效提升逆变的转换效率，同时基于变压器级联可以充分利用变压器漏感进行滤波，相比于传统逆变器，有效节省了滤波器成本、减少滤波器损耗，并减小逆变单元的体积，从而可以实现低成本、高集成、大容量的光伏逆变；2)本专利技术光伏逆变单元，进一步通过网侧串联绕组变压器级联和SHEPWM特定谐波消除脉宽调制相结合实现三相光伏逆变，由三相SHEPWM逆变器采用SHEPWM特定谐波消除脉宽调制方法消除输出电压的特定次谐波，可以有效消除输出线电压中的低次谐波，使得开关频率低，同时降低了系统损耗，极大的提高了逆变转换效率；与现有技术相比，本专利技术三相光伏并网发电装置的优点在于：本专利技术三相光伏并网发电装置采用上述基于网侧串联绕组变压器级联的光伏逆变单元，变压器一次侧采用串联绕组的Y联接，变压器二次侧分别采用Y和D联接绕组连接并联的三相逆变器，使用移相控制有效消除了输出电压的低频谐波，改善输出电压质量，可以有效提高光伏发电的发电效率及性能、降低系统发电损耗，同时减少发电装置的体积、成本，提高发电装置的集成度。附图说明图1是本专利技术实施例1光伏逆变单元的结构示意图。图2是本专利技术实施例1中变压器的结构原理示意图。图3是本专利技术实施例2光伏逆变单元的结构示意图。图4是本专利技术实施例3三相光伏并网发电装置的结构示意图。图5是本专利技术实施例4三相光伏并网发电装置的结构示意图。图例说明：1、逆变器模块；11、三相逆变器；2、变压器模块。具体实施方式以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。实施例1：如图1、2所示，本实施例光伏逆变单元包括串联联接的逆变器模块1以及变压器模块2，逆变器模块1包括两台并联连接的三相逆变器11，变压器模块2包括一台变压器，变压器的一次侧通过Y联接的串联绕组连接输出端，二次侧分别通过Y(星型)联接、D(三角型)联接的联接绕组与两台三相逆变器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏逆变单元，其特征在于包括串联联接的逆变器模块(1)以及变压器模块(2)，所述逆变器模块(1)包括两台并联连接的三相逆变器(11)，所述变压器模块(2)包括一台变压器，所述变压器的一次侧通过Y联接的串联绕组连接输出端，二次侧分别通过Y联接、D联接的联接绕组与两台所述三相逆变器(11)的交流侧连接。

【技术特征摘要】
1.一种光伏逆变单元，其特征在于包括串联联接的逆变器模块(1)以及变压器模块(2)，所述逆变器模块(1)包括两台并联连接的三相逆变器(11)，所述变压器模块(2)包括一台变压器，所述变压器的一次侧通过Y联接的串联绕组连接输出端，二次侧分别通过Y联接、D联接的联接绕组与两台所述三相逆变器(11)的交流侧连接。2.根据权利要求1所述的光伏逆变单元，其特征在于：所述三相逆变器(11)为三相PWM逆变器；所述三相PWM逆变器为三相SHEPWM逆变器。3.根据权利要求2所述的光伏逆变单元，其特征在于：所述变压器的一次侧串联绕组Y/Y联接的联接变比、二次侧联接绕组Y/D联接的联接变比之间满足以下关系式：其中，k1、k2分别为变压器一次侧串联绕组Y/Y联接的联接变比、二次侧联接绕组Y/D联接的联接变比，f为变比比值系数。4.根据权利要求3所述的光伏逆变单元，其特征在于：所述三相SHEPWM逆变器具体配置为消除所述变压器的一次侧输出电压信号中12K±1特定次谐波分量，其中K＝1,2,3……。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的光伏逆变单元，其特征在于：所述三相逆变器(11)为三相两电平、三相多电平以及三相H桥逆变器中任意一种。6.根据权利要求1～4中任意一项所述的光伏逆变单元，其特征在于：所述三相逆变器(11)的输入端并联设置有母线电容。7.一种光伏逆变单元，其特征在于包括多条逆变支路，每条逆变支路包括串联联接的逆变器模块(1)以及变压器模块(2)，所述逆变器模块(1)包括两台并联连接的三相逆变器(11)，所述变压器模块(2)包括一台变压器，所述变压器的一次侧通过两个Y联接的串联绕组连接输出端，二次侧分别通过Y联接、D联接的联接绕组与两台所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵香桂，陈艺峰，张蓉，王南，任艺，张洪浩，朱淇凉，吴恒亮，郭积晶，廖资阳，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43