单路MPPT光伏并网用的逆变器系统及其配置方法技术方案

本发明专利技术涉及单路MPPT光伏并网用的逆变器系统及其配置方法。在光伏逆变器的配置方法中，计算发生直流侧短路时所述逆变器系统中的一组所述逆变器的单相线路上的短路阻抗；基于所述短路阻抗和所述逆变器的输出额定电压计算所述单相线路上的短路电流；基于所述短路电流计算一个所述续流二极管的浪涌热能；基于所述浪涌热能以及所述续流二极管能够承受的最大浪涌热能进行所述续流二极管的匹配，使得在预定时间内所述浪涌热能小于所述最大浪涌热能；基于匹配后的短路电流来选用所述断路器，使得所述断路器在所述预定时间内断开。

Inverter system for single MPPT photovoltaic grid connected and its configuration method

The invention relates to an inverter system for single MPPT photovoltaic grid connection and a configuration method thereof. In the configuration method of a photovoltaic inverter, a short circuit impedance on a single phase line of a set of inverters in the inverter system is calculated when a DC side short circuit is short circuited; a short circuit current on the single phase circuit is calculated based on the short circuit impedance and the output rated voltage of the inverter; a short circuit current is calculated based on the short circuit current. The surge heat energy of the continuous current diode; the matching of the continuous current diode based on the surge heat energy and the maximum surge heat energy that the continuous current diode can bear, so that the surge heat energy is less than the maximum surge heat energy in the predetermined time, and the circuit breaker is selected based on the short circuit current after matching, The circuit breaker can be disconnected in the predetermined time.

【技术实现步骤摘要】
单路MPPT光伏并网用的逆变器系统及其配置方法
本专利技术涉及光伏发电
，特别涉及单路MPPT光伏并网用的逆变器系统的配置方法和单路MPPT光伏并网用的逆变器系统。
技术介绍
在单路MPPT(MaximumPowerPointTracking，最大功率点跟踪)光伏并网逆变器系统中，各MPPT光伏逆变器模块直流侧通过母(铜)排连接在一起，以便于系统集中管理和追踪最大功率点，但也存在以下问题。逆变器中的功率半导体开关模块是发生故障率较高的部分，如果因为某种原因在一支管子上发生瞬间过压、门极触发信号不正常等造成整个桥臂击穿失效，那么被击穿桥臂就立即成为短路点，发生直流侧短路，使交流侧(网侧)、支撑电容、直流侧(光伏组件侧)能量通过该短路点形成短路电流回路。短路电流很大一部分由电网侧经由功率半导体开关模块中续流二极管形成短路回路。由于各MPPT光伏逆变器模块直流侧并联运行，其他非故障MPPT光伏逆变器模块的交流侧(网侧)能量也会通过各自模块中续流二级管进行释放，从而造成非故障模块中功率半导体开关器件的损坏。即，一个光伏逆变器模块的直流侧短路会对所有模块中的续流二极管造成损伤，从而使故障的影响进一步扩大化，导致整体逆变器系统瘫痪，造成严重的运行事故和较大的经济损失。以往，对于功率半导体开关模块的保护通常是在逆变器交流侧加装熔断器。但是如果发生短路故障，在熔断器进行熔断保护而停机后，需要运维人员对损坏后的熔断器进行更换后才能重新启动机器。该技术中存在执行保护后带来器件的损耗的问题。另外，由于在执行保护后需要停机，人员进行更换作业，花费时间较长，这段时间会造成光伏发电量的损失。
技术实现思路
基于上述光伏逆变器系统中存在的风险和保护需求，本专利技术提出以下技术方案。本专利技术的一个方面，提供一种单路MPPT光伏并网用的逆变器系统的配置方法，所述逆变器系统布置在光伏组件与电网之间，并包括：一组或多组逆变器，所述逆变器包括第一至第三桥臂，所述第一至第三桥臂分别包括串联连接的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂分别包括并联连接的功率半导体开关器件和续流二极管；以及断路器，所述断路器串联在所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接点与所述电网之间，所述配置方法包括：计算发生直流侧短路时所述逆变器系统中的一组所述逆变器的单相线路上的短路阻抗；基于所述短路阻抗和所述逆变器的输出额定电压计算所述单相线路上的短路电流；基于所述短路电流计算一个所述续流二极管的浪涌热能；基于所述浪涌热能以及所述续流二极管能够承受的最大浪涌热能进行所述续流二极管的匹配，使得在预定时间内所述浪涌热能小于所述最大浪涌热能；以及基于匹配后的短路电流来选用所述断路器，使得所述断路器在所述预定时间内断开。根据上述配置方法，所述浪涌热能为所述短路电流的平方相对于时间的积分值。根据上述配置方法，当将所述逆变器的输出额定电压设为UN、将一组所述逆变器的单相线路的总电阻设为RΣ1、将一组所述逆变器的单相线路的总电抗设为XΣ1时，所述短路电流设为I，计算公式为：根据上述配置方法，在所述进行所述续流二极管的匹配中，通过增大所述短路阻抗来减小所述短路电流，从而降低所述浪涌热能。根据上述配置方法，所述逆变器还配置有对所述续流二极管进行散热的散热器，在所述匹配中，通过提高所述散热器的散热功能来降低所述续流二极管的工作温度，从而提高所述最大浪涌热能。根据上述配置方法，所述逆变器还包括变压器，通过提高所述变压器的短路阻抗来提高所述单相线路上的所述短路阻抗。根据上述配置方法，所述逆变器还包括电抗器，通过提高所述电抗器的电感来提高所述短路阻抗。本专利技术的另一方面提供一种单路MPPT光伏并网用的逆变器系统，所述逆变器系统布置在光伏组件与电网之间，并包括：一组或多组逆变器，所述逆变器包括第一至第三桥臂，所述第一至第三桥臂分别包括串联连接的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂分别包括并联连接的功率半导体开关器件和续流二极管；以及断路器，所述断路器串联在所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接点与电网之间，在发生直流侧短路时，在预定时间内，所述续流二极管的浪涌热能小于所述续流二极管能够承受的最大浪涌热能，所述断路器在所述预定时间内断开。根据上述逆变器系统，所述浪涌热能为发生直流侧短路时的短路电流的平方相对于时间的积分值。基于上述的单路MPPT光伏并网用的逆变器系统的配置方法和单路MPPT光伏逆变器系统，在单路MPPT光伏并网逆变器系统发生直流侧短路时，减少故障模块中续流二极管的损坏个数。另外，根据本专利技术，避免对非故障逆变器模块中续流二极管造成损伤，防止故障扩大化。另外，根据本专利技术，在发生直流侧短路后，可以实现最快时间内的重新启动，为智能控制以及无缝连续运行提供基础。附图说明图1是本专利技术涉及的单路MPPT光伏并网逆变器系统的简要示意图；图2是本专利技术涉及的光伏并网逆变器系统的匹配方法的流程图；图3是光伏并网逆变器系统的短路阻抗示意图；图4A和图4B是光伏并网逆变器系统发生直流侧短路时单组逆变器模块中的A相上桥臂二极管电流回路示意图；图4C和图4D是光伏并网逆变器系统发生直流侧短路时单组逆变器模块中的B相上桥臂二极管电流回路示意图；图4E和图4F是光伏并网逆变器系统发生直流侧短路时单组逆变器模块中的C相上桥臂二极管电流回路示意图；图5是在matlab/simulink建立逆变器短路试验模型的示意图；图6是交流单相短路电流和续流二极管短路电流仿真波形图；图7是短路时的续流二极管的浪涌热能随时间变化的曲线图；图8A是各厂家模块续流二极管最大浪涌热能曲线与实际短路电流下的续流二极管的浪涌热能曲线的比较图；图8B是调整后各厂家模块续流二极管的最大浪涌热能曲线与实际短路电流下的续流二极管的浪涌热能曲线的比较图。具体实施方式结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述可以更好地理解本专利技术，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本专利技术造成不必要的模糊。图1是本专利技术涉及的单路MPPT光伏并网逆变器系统的简要示意图。所述逆变器系统布置在光伏组件与电网之间。所述逆变器系统包括一组或多组逆变器模块以及断路器。所述逆变器模块包括第一至第三桥臂，第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂分别包括串联连接的上桥臂和下桥臂，上桥臂和下桥臂分别包括并联连接的功率半导体开关器件和续流二极管，各所述上桥臂的上端被相互连接，构成用于连接逆变器模块自身的直流母排正极的正极连接端，各所述下桥臂的下端被相互连接，构成用于连接逆变器模块自身的直流母排负极的负极连接端。所述逆变器模块还包括连接上述正极连接端和上述负极连接端的支承电容、以及将上桥臂与下桥臂的连接点连接到电网的滤波用的电抗器(未图示)。断路器分别串联连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单路MPPT光伏并网用的逆变器系统的配置方法，其特征在于，所述逆变器系统布置在光伏组件与电网之间，并包括：一组或多组逆变器，所述逆变器包括第一至第三桥臂，所述第一至第三桥臂分别包括串联连接的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂分别包括并联连接的功率半导体开关器件和续流二极管；以及断路器，所述断路器串联在所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接点与所述电网之间，所述配置方法包括：计算发生直流侧短路时所述逆变器系统中的一组所述逆变器的单相线路上的短路阻抗；基于所述短路阻抗和所述逆变器的输出额定电压计算所述单相线路上的短路电流；基于所述短路电流计算一个所述续流二极管的浪涌热能；基于所述浪涌热能以及所述续流二极管能够承受的最大浪涌热能进行所述续流二极管的匹配，使得在预定时间内所述浪涌热能小于所述最大浪涌热能；以及基于匹配后的短路电流来选用所述断路器，使得所述断路器在所述预定时间内断开。

【技术特征摘要】
1.一种单路MPPT光伏并网用的逆变器系统的配置方法，其特征在于，所述逆变器系统布置在光伏组件与电网之间，并包括：一组或多组逆变器，所述逆变器包括第一至第三桥臂，所述第一至第三桥臂分别包括串联连接的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂和下桥臂分别包括并联连接的功率半导体开关器件和续流二极管；以及断路器，所述断路器串联在所述上桥臂和所述下桥臂之间的连接点与所述电网之间，所述配置方法包括：计算发生直流侧短路时所述逆变器系统中的一组所述逆变器的单相线路上的短路阻抗；基于所述短路阻抗和所述逆变器的输出额定电压计算所述单相线路上的短路电流；基于所述短路电流计算一个所述续流二极管的浪涌热能；基于所述浪涌热能以及所述续流二极管能够承受的最大浪涌热能进行所述续流二极管的匹配，使得在预定时间内所述浪涌热能小于所述最大浪涌热能；以及基于匹配后的短路电流来选用所述断路器，使得所述断路器在所述预定时间内断开。2.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，所述浪涌热能为所述短路电流的平方相对于时间的积分值。3.根据权利要求1或2所述的配置方法，其特征在于，当将所述逆变器的输出额定电压设为UN、将一组所述逆变器的单相线路的总电阻设为RΣ1、将一组所述逆变器的单相线路的总电抗设为XΣ1时，所述短路电流设为I，计算公式为：4.根据权利要求1所述的配置方法，其特征在于，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊峰，刘炳，赵帅央，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11