应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器，包括开绕组变压器一次侧的三相逆变器1和2，开绕组变压器二次侧的三相滤波电抗L3和三相滤波电容C；三相滤波电抗L3的一端分别与开绕组变压器三相绕组的二次侧连接，另一端作为滤波器输出与电网连接；该滤波器还包括至少一组一次侧三相滤波电抗，包括三个一次侧三相滤波电抗，其一端分别与三相逆变器1或三相逆变器2的三相输出桥臂连接，另一端分别与开绕组变压器三相绕组的一次侧三相端子或拆开侧三相端子连接。本发明专利技术可充分利用开绕组变压器式双逆变器拓扑“两逆变器输出电压谐波相消”的特点，并结合LCL滤波器较高的谐波衰减能力，可较大的减少滤波电感用量，减小滤波器成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源并网发电
，更具体地说，涉及一种应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器。
技术介绍
为了提高光伏逆变器或风力发电逆变器的单机容量，逆变器并联结构应用广泛，并且为了升压或与电网隔离，逆变器需通过变压器并联后接入电网。如在光伏发电领域，典型方案为两台逆变器经双绕组变压器或双分裂变压器并联后接入电网。近年来，一种开绕组变压器式双逆变器拓扑因其优异的性能得到广泛的研究与关注。这种拓扑将变压器低压侧原本星形或三角形联结的绕组连接点拆开，分别连接两台逆变器的交流侧，其中所连逆变器拓扑可为两电平或多电平拓扑。这种结构不仅可以增大系统容量，而且通过合适的调制，由两台两电平逆变器构成的双逆变器拓扑可等效为1台三电平逆变器，由两台N电平逆变器构成的双逆变器拓扑可以等效为1台(2N-1)电平逆变器。由于这种组合拓扑结构可输出更高的电平，因而相较于传统两台逆变器通过变压器并联的结构，可以降低输出电压的谐波含量。所以，该拓扑结构不仅增大了系统容量，还降低了对逆变器并网输出滤波器的滤波要求。实际上，开绕组变压器式双逆变器拓扑之所以可以降低输出电压谐波含量，本质上是因为通过特殊的调制策略，使得两逆变器各自的输出电压谐波中含有较多的同频同相成分，而两逆变器的合成输出电压为两逆变器各自的输出电压之差，这样两逆变器各自的输出电压谐波中同频同相的成分就可以相互抵消，最终降低了双逆变器拓扑合成输出电压的谐波含量。因此，如何利用以上开绕组变压器式双逆变器拓扑的特点，设计适合该拓扑的滤波器，在满足一定滤波要求的前提下尽可能减少滤波电感用量，从而减小滤波器成本，成为本领域技术人员亟待解决的问题。北京交通大学2015年博士论文“基于开绕组拓扑双变流器控制策略研究”中公开了三种现有应用于开绕组变压器式双逆变器拓扑的滤波方案，具体如下：现有方案1：单电感滤波，即两台逆变器分别接单电感滤波器后再接入开绕组变压器。这种滤波器优点在于结构简单，并且可以充分利用开绕组变压器式双逆变器拓扑合成输出电压谐波较小的优势，但该低阶滤波器的滤波能力较差，要达到对逆变器输出谐波的足够衰减需较大的电感量，增大了系统的体积与成本。现有方案2：独立LCL滤波，即两台逆变器分别接LCL滤波器后再接入开绕组变压器。这种滤波器是对传统两台逆变器分别接LCL滤波器后经双绕组/双分裂变压器并联结构的直接改造，即将双绕组/双分裂变压器替换为开绕组式变压器。但是由于LCL滤波器中滤波电容的旁路作用，将原本两逆变器输出电压谐波中本可以互相抵消的部分也旁路掉了，这使得开绕组变压器式双逆变器拓扑的优势不再，滤波器滤波压力较大，所需电感量也较大。现有方案3：共电容式LCL滤波，即两台逆变器接共滤波电容式LCL滤波器后再接入开绕组变压器。这种滤波器可使两逆变器的输出电压谐波通过滤波电感以及共用的滤波电容相互抵消，一定程度上保留了开绕组变压器式双逆变器的优势，但这种结构谐波抵消支路与谐波旁路支路相耦合，会影响高频滤波效果，所需滤波电感量依然较大，仍有改进的空间。综上所述，现有各技术方案难以同时兼顾：①保留这种双逆变器拓扑输出电压谐波较小的优势；②采用高阶滤波器来提供更高的谐波衰减能力。这使得滤波器为达到相应滤波要求而所需电感量较大，成本较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器，克服上述现有滤波器拓扑的不足，保证充分利用开绕组变压器式双逆变器拓扑“两逆变器输出电压谐波相消”的特点，同时使用高阶滤波结构增加滤波器谐波衰减能力，在满足谐波抑制要求的前提下尽可能减少滤波电感用量，减小滤波成本。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器，开绕组变压器的A相绕组设置有一次侧三相端子A1与拆开侧三相端子A2，B相绕组设置有一次侧三相端子B1与拆开侧三相端子B2，C相绕组设置有一次侧三相端子C1与拆开侧三相端子C2；该输出滤波器包括设置在开绕组变压器一次侧的三相逆变器1和三相逆变器2；该输出滤波器还包括设置在开绕组变压器二次侧的三相滤波电抗L3和三相滤波电容C；其中三相滤波电抗L3的一端分别与开绕组变压器三相绕组的二次侧连接，另一端作为滤波器输出与电网连接；三相滤波电容C并接于三相滤波电抗L3与开绕组变压器二次侧的三个连接点U、V、W处；该输出滤波器还包括至少一组一次侧三相滤波电抗，一组一次侧三相滤波电抗包括三个一次侧滤波电抗，三个一次侧滤波电抗的一端分别与三相逆变器1或三相逆变器2的三相输出桥臂连接，另一端分别与开绕组变压器三相绕组的三个一次侧三相端子或者三个拆开侧三相端子相连接，三个一次侧三相端子即一次侧三相端子A1、一次侧三相端子B1、一次侧三相端子C1，三个拆开侧三相端子即拆开侧三相端子A2、拆开侧三相端子B2、拆开侧三相端子C2；与开绕组变压器每相绕组的两个端子相连接的三相逆变器1和三相逆变器2的输出端是同相输出端。优选地，该输出滤波器包括两组一次侧三相滤波电抗，其中一组的三个一次侧滤波电抗的一端分别与三相逆变器1的三相输出桥臂连接，另一端分别与开绕组变压器三相绕组的一次侧三相端子A1、一次侧三相端子B1、一次侧三相端子C1连接；另一组的三个一次侧滤波电抗的一端分别与三相逆变器2的三相输出桥臂连接，另一端分别与开绕组变压器三相绕组的拆开侧三相端子A2、拆开侧三相端子B2、拆开侧三相端子C2连接。优选地，所述三相滤波电容C为三角形联结。优选地，所述三相滤波电容C为星形联结。从上述技术方案中可以看出，本专利技术所提供的滤波器在两台逆变器的交流侧之间，仅串有滤波电抗和变压器，无谐波旁路支路，可使得两逆变器输出电压谐波中的同频同相成分充分相互抵消，保留了开绕组变压器式双逆变器拓扑的优势。同时，开绕组变压器漏抗、开绕组变压器一次侧的三相滤波电抗、开绕组变压器二次侧的三相滤波电容和三相滤波电抗以及电网等效阻抗，共同构成了双逆变器系统的LCL滤波结构，该LCL滤波器具有较高的谐波抑制能力，并且仅对双逆变器系统的合成输出电压谐波进行滤波，该合成输出电压为两逆变器输出电压之差，即两逆变器谐波相消后的输出电压，滤波压力因而较小，所以与现有技术公开的应用于开绕组变压器式双逆变器的滤波器拓扑相比，在相同滤波要求下，本专利技术所需电感量可大为降低，从而减小了滤波器成本。附图说明图1为本专利技术实施例一公开的一种应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器结构示意图；图2为本专利技术实施例二公开的一种应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器结构示意图；图3为本专利技术实施例三公开的一种应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器结构示意图；图4为本专利技术实施例四公开的一种应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器结构示意图；具体实施方式以下，将参照附图和实施例对本专利技术进行描述。实施例一：图1所示为本专利技术实施例一公开的一种应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器结构，开绕组变压器的A相绕组设置有一次侧三相端子A1与拆开侧三相端子A2，B相绕组设置有一次侧三相端子B1与拆开侧三相端子B2，C相绕组设置有一次侧三相端子C1与拆开侧三相端子C2；该输出滤波器包括设置在开绕组变压器一次侧的三相逆变器1和三相逆变器2，该输出滤波器还包括设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器，开绕组变压器的A相绕组设置有一次侧三相端子A1与拆开侧三相端子A2，B相绕组设置有一次侧三相端子B1与拆开侧三相端子B2，C相绕组设置有一次侧三相端子C1与拆开侧三相端子C2；该输出滤波器包括设置在开绕组变压器一次侧的三相逆变器1和三相逆变器2，其特征在于：该输出滤波器还包括设置在开绕组变压器二次侧的三相滤波电抗L3和三相滤波电容C；其中三相滤波电抗L3的一端分别与开绕组变压器三相绕组的二次侧连接，另一端作为滤波器输出与电网连接；三相滤波电容C并接于三相滤波电抗L3与开绕组变压器二次侧的三个连接点U、V、W处；该输出滤波器还包括至少一组一次侧三相滤波电抗，一组一次侧三相滤波电抗包括三个一次侧滤波电抗，三个一次侧滤波电抗的一端分别与三相逆变器1或三相逆变器2的三相输出桥臂连接，另一端分别与开绕组变压器三相绕组的三个一次侧三相端子或者三个拆开侧三相端子相连接，三个一次侧三相端子即一次侧三相端子A1、一次侧三相端子B1、一次侧三相端子C1，三个拆开侧三相端子即拆开侧三相端子A2、拆开侧三相端子B2、拆开侧三相端子C2；与开绕组变压器每相绕组的两个端子相连接的三相逆变器1和三相逆变器2的输出端是同相输出端。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于开绕组变压器式双逆变器的输出滤波器，开绕组变压器的A相绕组设置有一次侧三相端子A1与拆开侧三相端子A2，B相绕组设置有一次侧三相端子B1与拆开侧三相端子B2，C相绕组设置有一次侧三相端子C1与拆开侧三相端子C2；该输出滤波器包括设置在开绕组变压器一次侧的三相逆变器1和三相逆变器2，其特征在于：该输出滤波器还包括设置在开绕组变压器二次侧的三相滤波电抗L3和三相滤波电容C；其中三相滤波电抗L3的一端分别与开绕组变压器三相绕组的二次侧连接，另一端作为滤波器输出与电网连接；三相滤波电容C并接于三相滤波电抗L3与开绕组变压器二次侧的三个连接点U、V、W处；该输出滤波器还包括至少一组一次侧三相滤波电抗，一组一次侧三相滤波电抗包括三个一次侧滤波电抗，三个一次侧滤波电抗的一端分别与三相逆变器1或三相逆变器2的三相输出桥臂连接，另一端分别与开绕组变压器三相绕组的三个一次侧三相端子或者三个拆开侧三相端子相连接，三个一次侧三相端子即一次侧三相端子A1、一次侧三相端子B1、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝基，张兴，李飞，曹仁贤，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34