基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构，包括正、负直流传输线，还包括并联的两组光伏逆变器及一升压变压器，每组光伏逆变器包括沿直流电压传输方向依次设置的Boost升压电路、直流母线、三相桥逆变器及交流滤波器，两组光伏逆变器的输出端共同连接至升压变压器；本发明专利技术所设计的基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构既能够同时运行，也能够单套独立运行，加强了运行的可靠性，适用于大功率光伏逆变器，最大限度的提高光伏阵列的发电效率，拓宽了逆变器直流电压输入范围，提高了光伏阵列直流电压利用率，两路输出和并网变压器的两个三相绕组联接，能够等效提高开关频率，并降低并网电流的谐波。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构，包括正、负直流传输线，还包括并联的两组光伏逆变器及一升压变压器，每组光伏逆变器包括沿直流电压传输方向依次设置的Boost升压电路、直流母线、三相桥逆变器及交流滤波器，两组光伏逆变器的输出端共同连接至升压变压器；本专利技术所设计的基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构既能够同时运行，也能够单套独立运行，加强了运行的可靠性，适用于大功率光伏逆变器，最大限度的提高光伏阵列的发电效率，拓宽了逆变器直流电压输入范围，提高了光伏阵列直流电压利用率，两路输出和并网变压器的两个三相绕组联接，能够等效提高开关频率，并降低并网电流的谐波。【专利说明】基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构
本专利技术涉及光伏发电领域，特别是一种基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑 结构。
技术介绍
太阳能作为一种可持续的清洁能源，有着巨大的开发应用潜力，我国76%的国土 光照充沛，光能资源分布较为均匀；与水电、风电、核电等相比，太阳能发电没有任何排放和 噪声污染，应用技术成熟，安全可靠；除大规模并网发电和离网应用外，太阳能还可以通过 抽水、超导、蓄电池、制氢等多种方式储存，太阳能蓄能几乎可以满足中国未来稳定的能源 需求。 随着世界能源格局的变更，光伏发电日益成为各国竞相研究、大力发展的热点；光 伏阵列和电网之间通过逆变器连接，光伏逆变器是光伏发电不可缺少的能量变换环节，其 主要作用是将光伏阵列的直流电转换为频率、幅值稳定，符合电网要求的电能，解决了低电 压的穿越问题，通过最大功率点追踪技术，能够充分的利用太阳能，进一步提高发电效率。 现在光伏电站主流的光伏逆变器多为270V或315V的低压系统，方阵电压在1000V 以内，通常以500kW为一个单元组，需要采用两套逆变器并联输出到三绕变压器；由于受到 功率器件电流等级、电站线缆投入成本的限制，逆变器的启动电压一般为450V或500V，难 以充分利用光伏阵列电压；一般光伏电站采用单极式拓扑，即每路500kW的正极和负极各2 根240mm 2的电缆（以直埋土中为例）。 单个大型光伏电站，内有多台逆变器，分属于不同生产厂家，现有光伏电站的直流 系统拓扑大多采用单极式，以传统MW级光伏逆变器系统拓扑为例，为了提高逆变器的功率 等级，若采用变流器并联容易产生环流问题，环流在并联的变流器之间流动，它的存在增加 了损耗，并且降低了系统效率，使功率器件发热严重，甚至烧毁。 目前研究中常采用两种方式解决并联变流器系统中环流问题：一是在硬件上消除 环流通道，二是采用适当的控制方法来抑制环流；通常采用硬件方式消除环流的方法为加 隔离变压器，隔离变压器能够阻断交流侧的环流回路，消除环流，同时，采用不同形式的副 边结构的隔离变压器，可以消除特定次谐波，降低对电网的污染，采用适当的控制方式抑制 环流通常会使控制和测量系统复杂；多套直接并联方式中如果有一套出现短路故障，其它 并联支路必须保护，从而降低了系统的可靠性；此外逆变器的容量较大，而交流和直流电压 等级都较低，所需的直流或者交流传输电缆或母排增多，线路损耗和成本也会随之加大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种基于双极式直流 传输的光伏电站系统拓扑结构，既能够同时运行，也能够单套独立运行，加强了运行的可靠 性，适用于大功率光伏逆变器，最大限度的提高光伏阵列的发电效率，拓宽了逆变器直流电 压输入范围，提高了光伏阵列直流电压利用率，两路输出和并网变压器的两个三相绕组联 接，能够等效提1?开关频率，并降低并网电流的谐波。 为了解决以上技术问题，本专利技术提供一种基于双极式直流传输的光伏电站系统拓 扑结构，包括正、负直流传输线，还包括并联的两组光伏逆变器及一升压变压器，每组光伏 逆变器包括沿直流电压传输方向依次设置的Boost升压电路、直流母线、三相桥逆变器及 交流滤波器，两组光伏逆变器的输出端共同连接至升压变压器。 技术效果：本专利技术采用双极结构，在直流线路发生单极直流故障时，故障极不会产 生直流故障的过电流，不影响非故障极的正常运行，此时系统由正常运行模式切换到单极 运行模式；在直流线路发生双极直流故障时，逆变器全部闭锁，此时直流所连接的光伏阵列 与交流电网不再有能量交换。 本专利技术进一步限定的技术方案是： 进一步的，前述的基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构，每组光伏逆变器中 均包括一普通电容、一电感、一普通二极管、一快恢复二极管、一功率开关管、一直流支撑电 容及一放电电阻，其中； 第一光伏逆变器的具体结构为：第一 Boost升压电路正输入端的一头接正直流传输 线，另一头串联有一电感且经过该电感后分别连接一快恢复二极管的阳极及一功率开关管 的集电极，第一 Boost升压电路负输入端连接该功率开关管的发射极，正、负输入端之间设 置有一充放电电容，直流母线中正、负母线的一端分别连接快恢复二极管的阴极及功率开 关管的发射极，一直流支撑电容及一放电电阻并联设置在正、负母线之间，正、负母线的另 一端接三相桥逆变器，旁路二极管的阳极接光伏阵列的正极且阴极接快恢复二极管的阴 极； 第二光伏逆变器的具体结构为：第二Boost升压电路正输入端串联有一电感且经过该 电感后分别连接一快恢复二极管的阳极及一功率开关管的集电极，第二Boost升压电路负 输入端一头连接负直流传输线，另一头连接功率开关管的发射极，正、负输入端之间设置有 一充放电电容，直流母线中正、负母线的一端分别连接快恢复二极管的阴极及功率开关管 的发射极，一直流支撑电容及一放电电阻并联设置在正、负母线之间，正、负母线的另一端 接三相桥逆变器，旁路二极管的阳极接光伏阵列的正极且阴极接快恢复二极管的阴极； 第一 Boost升压电路的负输入端与第二Boost升压电路的正输入端共同接地。 前述的基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构，交流滤波器为LC型滤波 器，其三条线路上各串联一电感作为输入端，其输出端上，三条线路中的任意两条分别串联 一电容。 前述的基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构，交流滤波器为LC型滤波 器，其三条线路上各串联一电感作为输入端，其输出端上，三条线路分别各连接一电容的一 端，三个电容的另一端连在一起。 前述的基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构，交流滤波器为LCL型滤波 器，其三条线路上各串联有两个电感，即分别作为输入端和输出端，位于输入、输出端之间 的三条线路中的任意两条分别分别串联一电容。 前述的基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构，交流滤波器为LCL型滤波 器，其三条线路上各串联有两个电感，即分别作为输入端和输出端，位于输入、输出端之间 的三条线路分别各连接一电容的一端，三个电容的另一端连在一起。 前述的基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构，升压变压器为三相三绕组 并网变压器。 技术效果：每路光伏逆变器前级增加 Boost并联二极管电路，拓宽了逆变器直流 电压输入范围，提高了光伏阵列直流电压利用率；逆变器的两路输出和并网变压器的两个 三相绕组联接，通过PWM移相控制策略，能够等效提高开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双极式直流传输的光伏电站系统拓扑结构，包括正、负直流传输线，其特征在于，还包括并联的两组光伏逆变器及一升压变压器，每组光伏逆变器包括沿直流电压传输方向依次设置的Boost升压电路、直流母线、三相桥逆变器及交流滤波器，两组光伏逆变器的输出端共同连接至升压变压器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周细文，周金博，张伟，
申请(专利权)人：周细文，
类型：发明
国别省市：江苏;32