一种三相光伏并网发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种三相光伏并网发电系统，只需要通过控制开关时序可以实现：光伏阵列输出最大功率跟踪；Boost开关器件开通软化，消除了二极管反向恢复对Boost开关器件的影响；辅助控制开关器件开通关断全软化；PWM逆变桥软开关次数占总开关次数的62.5%，比传统PWM逆变桥提高了12.5%。本实用新型专利技术系统损耗低、可靠性高，并能使三相光伏并网发电系统在宽输入电压范围内实现高效率。

Three phase photovoltaic grid connected power generation system

The utility model discloses a three-phase grid connected photovoltaic system, only by controlling the switch timing can be achieved: the output of PV array maximum power tracking; Boost switch device is opened to soften, eliminating the diode reverse recovery effect on Boost devices; auxiliary control switch turn-on and turn off the softening; PWM inverter soft switching times the total number of switches 62.5%, 12.5% higher than the traditional PWM inverter bridge. The utility model has the advantages of low loss, high system reliability, and can make the three-phase grid connected PV system to achieve high efficiency input voltage range in width.

【技术实现步骤摘要】
一种三相光伏并网发电系统
本技术涉及一种三相光伏并网发电系统，属于电力系统及其自动化领域。
技术介绍
太阳能的利用是缓解全球能源紧缺与环境污染问题的重要途径，光伏发电就是近年来研究的热点之一。对直流电压较高的负载供电，蓄电池电压一般较低，满足不了其供电需求。采用目前成熟的电力电子变流技术可将太阳能转换成电能，进而实现电压变换与功率控制。随着光伏并网逆变系统的广泛应用，人们对逆变器本身有了更高要求，例如：期望它在宽电压输入、宽功率输入范围内都能工作，且拥有高功率密度、高效率、高可靠性等。为了减小开关损耗，提高系统的效率，人们常采用谐振软开关技术，但是谐振软开关电路存在参数漂移使谐振失效和增加过多辅助器件使系统可靠性降低等问题。人们常采用两级式三相逆变器拓扑结构来提高系统的输入电压范围，然而，传统两级式三相逆变器电路在Boost开关器件开通时，升压电路逆阻二极管因瞬间承受反向母线电压，而产生很大的反向恢复电流，增大Boost开关器件电流应力，并降低转换效率。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：提供了一种三相光伏并网发电系统，只需要通过控制开关时序可以实现：光伏阵列输出最大功率跟踪；Boost开关器件开通软化，消除了二极管反向恢复对Boost开关器件的影响；辅助控制开关器件开通关断全软化；PWM逆变桥软开关次数占总开关次数的62.5%，比传统PWM逆变桥提高了12.5%。本技术系统损耗低、可靠性高，并能使三相光伏并网发电系统在宽输入电压范围内实现高效率。本技术的技术方案为：一种三相光伏并网发电系统，光伏阵列与光伏侧储能电容C0并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L0相连，Boost升压电感L0另一端与Boost升压电路开关器件V0的集电极、Boost升压电路二极管VD0的阳极相连，Boost升压电路二极管VD0的阴极与直流侧储能电容Cd的一端、电感L1一端相连，电感L1另一端与二极管VDa1的阳极、Boost开关器件VM1的集电极、Boost开关器件VM1反并联二极管VDM1的阴极相连，二极管VDa1的阴极与辅助控制开关器件VT7的发射极、辅助控制开关器件VT7反并联二极管VD7的阳极、PWM逆变桥的输入正端相连，辅助控制开关器件VT7的集电极与辅助控制开关器件VT7反并联二极管VD7的阴极、电容C的一端相连，电容C的另一端与光伏阵列输出负极、Boost升压电路开关器件V0的发射极、直流侧储能电容Cd的另一端、Boost开关器件VM1的发射极、Boost开关器件VM1反并联二极管VDM1的阳极、PWM逆变桥的输入负端相连；辅助控制开关器件VT7反并联二极管VD7采用反向恢复特性比较好的外延型PiN结构快恢复外延二极管；PWM逆变桥采用三相全桥逆变器结构，包括六个开关器件VT1~VT6以及它们各自的反并联二极管VD1~VD6，开关器件VT1、VT3、VT5的集电极相连，作为PWM逆变桥的输入正端,开关器件VT4、VT6、VT2的发射极相连，作为PWM逆变桥的输入负端；PWM逆变桥中，VT1的发射极与VT4的集电极相连，VT3的发射极与VT6的集电极相连，VT5的发射极与VT2的集电极相连，由VT4、VT6、VT2的集电极分别引出PWM逆变桥的a、b、c三个输出端，PWM逆变桥的a、b、c三个输出端分别经LC滤波电路接至交流电网。本技术的有益效果为：只需要通过控制开关时序可以实现：光伏阵列输出最大功率跟踪；Boost开关器件开通软化，消除了二极管反向恢复对Boost开关器件的影响；辅助控制开关器件开通关断全软化；PWM逆变桥软开关次数占总开关次数的62.5%，比传统PWM逆变桥提高了12.5%。本技术系统损耗低、可靠性高，并能使三相光伏并网发电系统在宽输入电压范围内实现高效率。附图说明图1为本技术结构示意图。图2为扇区分布图。图3为为本技术基本工作时序图。具体实施方式图1所示为本技术结构示意图，光伏阵列与光伏侧储能电容C0并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L0相连，Boost升压电感L0另一端与Boost升压电路开关器件V0的集电极、Boost升压电路二极管VD0的阳极相连，Boost升压电路二极管VD0的阴极与直流侧储能电容Cd的一端、电感L1一端相连，电感L1另一端与二极管VDa1的阳极、Boost开关器件VM1的集电极、Boost开关器件VM1反并联二极管VDM1的阴极相连，二极管VDa1的阴极与辅助控制开关器件VT7的发射极、辅助控制开关器件VT7反并联二极管VD7的阳极、PWM逆变桥的输入正端相连，辅助控制开关器件VT7的集电极与辅助控制开关器件VT7反并联二极管VD7的阴极、电容C的一端相连，电容C的另一端与光伏阵列输出负极、Boost升压电路开关器件V0的发射极、直流侧储能电容Cd的另一端、Boost开关器件VM1的发射极、Boost开关器件VM1反并联二极管VDM1的阳极、PWM逆变桥的输入负端相连；辅助控制开关器件VT7反并联二极管VD7采用反向恢复特性比较好的外延型PiN结构快恢复外延二极管；PWM逆变桥采用三相全桥逆变器结构，包括六个开关器件VT1~VT6以及它们各自的反并联二极管VD1~VD6，开关器件VT1、VT3、VT5的集电极相连，作为PWM逆变桥的输入正端,开关器件VT4、VT6、VT2的发射极相连，作为PWM逆变桥的输入负端；PWM逆变桥中，VT1的发射极与VT4的集电极相连，VT3的发射极与VT6的集电极相连，VT5的发射极与VT2的集电极相连，由VT4、VT6、VT2的集电极分别引出PWM逆变桥的a、b、c三个输出端，PWM逆变桥的a、b、c三个输出端分别经LC滤波电路接至交流电网。图2为扇区分布图，此处假设：输出电压电流无相角差，在每一扇区内，一相电流始终为正，一相电流始终为负，一相电流存在正、负两种状态。图3为本技术基本工作时序，在一个开关周期内共包括9种工作状态。其中，UgsX为开关管VTX(VT1—VT7)和VM1的驱动信号。PWM逆变桥使用七段式空间矢量脉宽调制控制方式，载波为单增式锯齿波。假设上桥臂开通为“1”信号，反之为“0”信号。以图2所示第Ⅰ扇区为例分析本技术工作原理，并假设此时PWM逆变桥输出电流iu>0、iv<0、iw<0，其中，iu、iv、iw的方向分别为由PWM逆变桥的a、b、c三个输出端指向交流电网。在第1个工作状态以前，PWM逆变桥工作在“000”续流状态。因为电流iu>0，虽然开关器件VT4有开通信号，电流iu依然通过反并二极管VD4续流。同理，电流iv流过开关器件VT6，iw流过开关器件VT2。Boost开关器件VM1处于关断状态。辅助控制开关器件VT7处于开通状态，但因PWM逆变桥工作于续流状态，VT7并无电流流过，而是通过辅助控制开关器件VT7反并联二极管VD7续流。1）状态1[t0,t1]：在t0时刻关断辅助控制开关器件VT7，因在t0时刻以前，辅助控制开关器件VT7反并联二极管VD7续流，辅助控制开关器件VT7属于零电压零电流关断；在此工作状态，PWM逆变桥处于“000”续流状态；输入电源与Boost支路(L1、VDa1)、辅助本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相光伏并网发电系统，光伏阵列与光伏侧储能电容C0并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L0相连，Boost升压电感L0另一端与Boost升压电路开关器件V0的集电极、Boost升压电路二极管VD0的阳极相连，Boost升压电路二极管VD0的阴极与直流侧储能电容Cd的一端、电感L1一端相连，电感L1另一端与二极管VDa1的阳极、Boost开关器件VM1的集电极、Boost开关器件VM1反并联二极管VDM1的阴极相连，二极管VDa1的阴极与辅助控制开关器件VT7的发射极、辅助控制开关器件VT7反并联二极管VD7的阳极、PWM逆变桥的输入正端相连，辅助控制开关器件VT7的集电极与辅助控制开关器件VT7反并联二极管VD7的阴极、电容C的一端相连，电容C的另一端与光伏阵列输出负极、Boost升压电路开关器件V0的发射极、直流侧储能电容Cd的另一端、Boost开关器件VM1的发射极、Boost开关器件VM1反并联二极管VDM1的阳极、PWM逆变桥的输入负端相连；PWM逆变桥采用三相全桥逆变器结构，包括六个开关器件VT1~VT6以及它们各自的反并联二极管VD1~VD6，开关器件VT1、VT3、VT5的集电极相连，作为PWM逆变桥的输入正端,开关器件VT4、VT6、VT2的发射极相连，作为PWM逆变桥的输入负端；PWM逆变桥中，VT1的发射极与VT4的集电极相连，VT3的发射极与VT6的集电极相连，VT5的发射极与VT2的集电极相连，由VT4、VT6、VT2的集电极分别引出PWM逆变桥的a、b、c三个输出端，PWM逆变桥的a、b、c三个输出端分别经LC滤波电路接至交流电网。...

【技术特征摘要】
1.一种三相光伏并网发电系统，光伏阵列与光伏侧储能电容C0并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L0相连，Boost升压电感L0另一端与Boost升压电路开关器件V0的集电极、Boost升压电路二极管VD0的阳极相连，Boost升压电路二极管VD0的阴极与直流侧储能电容Cd的一端、电感L1一端相连，电感L1另一端与二极管VDa1的阳极、Boost开关器件VM1的集电极、Boost开关器件VM1反并联二极管VDM1的阴极相连，二极管VDa1的阴极与辅助控制开关器件VT7的发射极、辅助控制开关器件VT7反并联二极管VD7的阳极、PWM逆变桥的输入正端相连，辅助控制开关器件VT7的集电极与辅助控制开关器件VT7反并联二极管VD7的阴极、电容C的一端相连，电容C的另一端与光伏阵列输出负极、Boost升压电路开关器件V0的发射极、直流侧储能电容Cd的另一端、Boost开...

【专利技术属性】
技术研发人员：高杰，
申请(专利权)人：高杰，
类型：新型
国别省市：天津,12