一种多路MPPT光伏逆变系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多路MPPT光伏逆变系统，其技术特点是：逆变器主回路包括多个独立的光伏逆变单元，多个光伏组件分别通过光伏逆变单元直流接触器、EMI滤波电路连接到对应的光伏逆变单元上，多个光伏逆变单元分别经LCL滤波电路连接到三相电网上；逆变器控制回路由一个主站控制系统和多个从站控制系统连接构成，每个光伏逆变单元采集各自的交流进线电流、直流电压、直流电流，电网电压由逆变器控制回路的主站控制系统进行采集并高速传输至各个从站控制系统共同使用。本发明专利技术在主站和从站之间采用高速通信方式实现逆变输出载波功能，降低了各组逆变器之间的共模电压，提高了系统的稳定性和可靠性，降低了流过PV阵列的共模电流，有利于提高电池板寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种多路MPPT光伏逆变系统
本专利技术属于光伏逆变
，尤其是一种多路MPPT光伏逆变系统。
技术介绍
光伏发电系统通常由电池板阵列和功率变换(逆变器)部分组成，通常要求在逆变器与电网之间放置低频变压器用于电网与PV阵列电气隔离。非隔离式逆变器由于效率高、成本低、体积小等优势越来越受到厂家的重视，但是，如果去掉变压器将使PV阵列与电网有了电气连接，共模电流会大幅增加，带来安全隐患，并对电池板也会产生不良的影响。目前，运用多MPPT(MaximumPowerPointTracking,最大功率点跟踪)用于提高逆变器发电量是各个厂家研究的热点，因此，多MPPT结构下消除流过PV阵列的共模电流也成了光伏并网的研究热点。文献“Transformerlesssingle-phasemultilevel-basedphotovoltaicinverter”针对单相桥式三电平并网逆变器建立共模等效模型，得出共模电压恒定结论，从而减小共模电流，但是,该结论在三相系统中并不成立。文献“NPC三电平并网逆变器共模电流抑制技术研究”分析了三电平光伏逆变器共模特性，提出了增强三电平光伏逆变器共模抑制性能的补偿措施，但是，该方法实用性差，难以用于工程实践中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种稳定性强、维护方便且能提高系统发电量的多路MPPT光伏逆变系统。本专利技术解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：一种多路MPPT光伏逆变系统，包括逆变器主回路和逆变器控制回路，所述的逆变器主回路包括多个独立的光伏逆变单元，多个光伏组件分别通过直流接触器、EMI滤波电路连接到对应的光伏逆变单元上，多个光伏逆变单元分别经LCL滤波电路连接到三相电网上；所述的逆变器控制回路由一个主站控制系统和多个从站控制系统连接构成，每个光伏逆变单元采集各自的交流进线电流作为系统保护和死时补偿用，每个光伏逆变单元采集各自的直流电压、直流电流作为MPPT跟踪使用，电网电压由逆变器控制回路的主站控制系统进行采集并高速传输至各个从站控制系统共同使用。而且，所述的光伏逆变单元为二个、三个、四个、六个或八个，所述的光伏组件为二个、三个、四个、六个或八个，所述的从站控制系统为二个、三个、四个、六个或八个。而且，在每两个光伏逆变单元之间连接有一个接触器。而且，所述LCL滤波电路的交流滤波电路电容中点引回至光伏逆变单元直流电容中点，并且各个光伏逆变单元的直流电容中点短接，使各组光伏逆变单元直流侧中点电位保持一致。而且，所述的主站控制系统由主站高压采集板、高速通讯板、主站控制板、主站母板依次连接构成，所述主站高压采集板采集三相电网电压和接触器电流并发送给高速通讯板，所述高速通讯板与从站控制系统及主站控制板相连接，并将三相电网电压、接触器电流发送给从站控制系统和主站控制板；主站母板采集电网侧交流电流并发送给主站控制板；主站控制板对从站的PWM载波信号进行高速同步，使每组从站的PWM生成载波相位保持一致。而且，所述的主站控制板包括CPLD和ARM，该CPLD负责启停逻辑、高速通讯处理并对从站PWM载波信号进行高速同步，使每组从站的PWM生成载波相位保持一致；该ARM负责人机界面、通讯和数据处理。而且，所述的高速通讯板与主站控制板及从站控制系统采用100M光纤进行连接。而且，所述的主站控制板还连接一触摸屏。而且，所述的从站控制系统包括从站高压采集板、从站PWM板、从站母板、电源板和驱动板组成，所述从站高压采集板、从站PWM板、从站母板依次相连接，所述电源板和驱动板与从站母板相连接；该从站PWM板与高速通讯板相连接进行数据传送；该从站高压采集板与逆变器主回路相连接用于采集直流电压和直流电流；该电源板与逆变器主回路用来采集直流电压并为从站母板供电；该驱动板与功率开关器件相连接用来驱动功率开关器件动作。而且，所述的从站PWM板包括DSP和FPGA，该DSP负责光伏逆变器相关算法计算，该FPGA负责采集交流电压、交流电流、直流电压和直流电流，用于系统控制和保护并与主站进行数据传输，实现控制PWM脉冲给定。本专利技术的优点和积极效果是：1、本系统将主回路和控制回路有机地结合在一起，并在主站和从站之间采用高速通信方式实现逆变输出载波功能，降低了各组逆变器之间的共模电压，提高了系统的稳定性和可靠性；同时直流侧中点通过短接线钳位进一步降低了流过PV阵列的共模电流，有利于提高电池板寿命，并且简单易行。2、本系统中的各个功率单元和从站PWM板卡相互独立，互相可替代，方便维护。3、本系统在光伏板能量不足时自动并联光伏组件，增加发电时间和提高发电效率，最终提高系统发电量。附图说明图1是本专利技术的逆变器主回路与逆变器控制回路关系示意图；图2是本专利技术的四路MPPT逆变系统主回路的电路图；图3是本专利技术的三路MPPT逆变系统主回路的电路图；图4是逆变器主回路中的共模原理等效图；图5是逆变器控制回路的电路方框图；图6是主站控制系统的电路方框图；图7是从站控制系统的电路方框图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术实施例做进一步详述。一种多路MPPT光伏逆变系统，包括逆变器主回路和逆变器控制回路两部分，逆变器回路中的光伏逆变单元可以为多个，例如，光伏逆变单元可以为二个、三个、四个、六个或八个等；逆变器控制回路包括一个主站控制系统和多个从站控制系统，根据光伏逆变单元的数量，从站控制系统的数量可以为二个、三个、四个、六个或八个等；本实施例以四个光伏逆变单元和四个从站控制系统为例进行说明。如图1所示，主回路产生的电流(idc，i1ABC～i4ABC)信号、电压(udc，uABC)信号被采样到逆变器控制回路中，在逆变器控制回路中经过运算处理，产生PWM脉冲给定信号以及接触器K1、K2的开关信号，再去控制逆变器主回路。如图2所示，四路MPPT逆变系统包括四个独立的光伏逆变单元，四个光伏组件PV1、PV2、PV3、PV4分别通过光伏逆变单元直流接触器、EMI滤波电路连接到四个光伏逆变单元上，四个光伏逆变单元分别经LCL滤波电路连接到三相电网上。在第1光伏逆变单元和第2光伏逆变单元之间连接有第一接触器K1，在第3光伏逆变单元和第4光伏逆变单元之间连接有第二接触器K2。每个光伏逆变单元采集各自的交流进线电流i1ABC～i4ABC作为系统保护和死时补偿用，采集各自的直流电压udc、直流电流idc作为MPPT跟踪使用，电网电压uABC由逆变器控制回路主站控制板采集并通过高速通讯板供各个从站PWM板共同使用。在逆变器控制回路中，当直流电压udc满足启动条件后，首先闭合光伏逆变单元直流接触器，且每次系统启动的时候接触器K1、K2都是闭合状态，通过接触器K1、K2使光伏组件PV1、PV2和光伏组件PV3、PV4分别并联，然后使能第1光伏逆变单元和第3光伏逆变单元并网发电，使光伏组件PV1、PV2合并为一组供第1光伏逆变单元工作；光伏组件PV3、PV4合并为一组供第3光伏逆变单元工作；这种工作模式相当于增加了电池板容量，可以使早晨并网时间提前，使晚上离网时间滞后，增加了光伏组件使用时间，使系统总发电量增加，并且在阴天多云天气下采用这种工作模式，只有第1光伏逆变单元和第3光伏逆变单元工作，由于第2光伏逆变单元和第4光伏逆变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路MPPT光伏逆变系统，包括逆变器主回路和逆变器控制回路，其特征在于：所述的逆变器主回路包括多个独立的光伏逆变单元，多个光伏组件分别通过直流接触器、EMI滤波电路连接到对应的光伏逆变单元上，多个光伏逆变单元分别经LCL滤波电路连接到三相电网上；所述的逆变器控制回路由一个主站控制系统和多个从站控制系统连接构成，每个光伏逆变单元采集各自的交流进线电流作为系统保护和死时补偿用，每个光伏逆变单元采集各自的直流电压、直流电流作为MPPT跟踪使用，电网电压由逆变器控制回路的主站控制系统进行采集并高速传输至各个从站控制系统共同使用。

【技术特征摘要】
1.一种多路MPPT光伏逆变系统，包括逆变器主回路和逆变器控制回路，其特征在于：所述的逆变器主回路包括多个独立的光伏逆变单元，多个光伏组件分别通过直流接触器、EMI滤波电路连接到对应的光伏逆变单元上，多个光伏逆变单元分别经LCL滤波电路连接到三相电网上；所述的逆变器控制回路由一个主站控制系统和多个从站控制系统连接构成，每个光伏逆变单元采集各自的交流进线电流作为系统保护和死时补偿用，每个光伏逆变单元采集各自的直流电压、直流电流作为MPPT跟踪使用，电网电压由逆变器控制回路的主站控制系统进行采集并高速传输至各个从站控制系统共同使用；所述的主站控制系统由主站高压采集板、高速通讯板、主站控制板、主站母板依次连接构成，所述主站高压采集板采集三相电网电压和接触器电流并发送给高速通讯板，所述高速通讯板与从站控制系统及主站控制板相连接，并将三相电网电压、接触器电流发送给从站控制系统和主站控制板；主站母板采集电网侧交流电流并发送给主站控制板；主站控制板对从站控制系统的PWM载波信号进行高速同步，使每组从站控制系统的PWM生成载波相位保持一致；所述的主站控制板包括CPLD和ARM，该CPLD负责启停逻辑、高速通讯处理并对从站PWM载波信号进行高速同步，使每组从站的PWM生成载波相位保持一致；该ARM负责人机界面、通讯和数据处理。2.根据权利要求1所述的一种多路MPPT光伏逆变系统，其特征在于：所述的光伏逆变单元为二个、三个、四个、六个或八个，所述的光伏组件为二个、三个、四个、六个或八个，所述的从站控...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建峰，宋鹏，李晓燕，金雪峰，田凯，王自满，
申请(专利权)人：天津电气科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12