一种多电平光伏逆变器的不对称分量检测与消除装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种多电平光伏逆变器的不对称分量检测与消除装置，涉及分布式电源多电平电力电子功率变换器控制技术领域。该装置包括光伏板、模块化多电平光伏逆变器和控制电路模块，光伏板包括若干串并联的光伏阵列模块，模块化多电平光伏逆变器采用三相六桥臂拓扑结构，控制电路模块包括触发电路、信号输入电路、驱动放大电路、信号处理控制单元和不对称分量检测消除单元。本实用新型专利技术的模块化多电平光伏逆变器，采用开关管和二极管的半桥电路，使得逆变器的控制更为简单，提高了系统控制的可靠性，而且减少了开关器件的使用，具有经济性，适用于很多电压等级，灵活性更好，操作方法简单易行，适用于工程应用。

【技术实现步骤摘要】
一种多电平光伏逆变器的不对称分量检测与消除装置
本技术涉及分布式电源多电平电力电子功率变换器控制
，尤其涉及一种多电平光伏逆变器的不对称分量检测与消除装置。
技术介绍
近年来，随着环境污染和能源枯竭问题越来越严重，太阳能作为一种清洁的可再生能源，已经越来越多的受到世界各国的重视，我国开发和利用可再生能源、优化能源结构的力度也不断加大。目前，光伏发电各项技术已经趋于成熟，光伏电站的大型化和并网化将是今后的发展方向和研究重点。但是，随着光伏产业的迅速发展，光伏发电容量的大幅度提升，一些问题也相应的突显出来，例如光伏阵列发电效率低、光伏并网发电对电网影响大、并网逆变器需满足更高的要求等。目前的太阳能光伏发电基本都以交流并网的形式为主，无论是集中式光伏逆变器还是分布式光伏逆变器，其输出电压都比较低，多为400V以下，如果要将光伏发电并网，则需要通过逆变器后再经过变压器升压整流后再并入直流配电网。此系统设备多、占地面积大、结构复杂、转换效率低等不足。虽然新提出的模块化多电平光伏逆变器弥补了以上不足，但是当交流系统经常出现电压跌落、交流侧故障、负荷投切等情况，则会出现三相交流系统不对称情况，针对不对称的故障问题，现有文献未涉及模块化多电平光伏逆变器的控制。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种多电平光伏逆变器的不对称分量检测与消除装置，实现电网电压不对称分量的检测与消除，通过控制负序分量抑制功率出现的二倍频分量，无需注入额外的零序电压等，就可保证三相电压、功率的平衡，其方法简单，易于工程的实现。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种多电平光伏逆变器的不对称分量检测与消除装置，包括光伏板、模块化多电平光伏逆变器和控制电路模块；所述光伏板包括若干串并联的光伏阵列模块，所述光伏阵列模块的等效电路包括太阳能电池组件集合体的太阳能电池组件、并联二极管、并联电阻及并联电容和串联电阻；所述并联二极管和并联电阻均并联在太阳能电池组件上构成太阳能电池组件集合体，并联电容并联在太阳能电池组件集合体两端构成并联结构；串联电阻与所述并联结构串联，该串联结构的两端为光伏阵列模块的输出端；所述模块化多电平光伏逆变器采用三相六桥臂拓扑结构，其中三相的每相均包括上、下两个桥臂，每一个桥臂均包括n个子单元模块，n至少为2；所述子单元模块的输入端连接光伏阵列模块的输出端，子单元模块的输出端连接三相交流电网；所述子单元模块包括DC/DC变换器和SM单元，所述DC/DC变换器的输入端接入光伏阵列模块，输出端接入SM单元；所述SM单元包括两个开关管VT1与VT2、两个二极管VD1与VD2、并联电容C和开关K，开关管VT1与VT2通过发射极和集电极进行串联，两个二极管VD1与VD2分别并联在开关管VT1的集电极和发射极之间与VT2的集电极和发射极之间，且开关管的发射极与对应二极管的阳极连接，并联电容C并联在两个开关管串联结构的两端，开关K并联在开关管VT2的集电极和发射极之间，并且开关K的两端作为SM单元的输入端。所述DC/DC变换器为隔离型DC/DC变换器。所述子单元模块的工作模式包括放电模式和充电模式，具体根据开关管不同的导通和关断状态，实现不同的工作状态，子单元模块具体工作状态包括：(1)闭锁状态：VTI和VT2都不施加触发信号，二者为关断状态；子单元模块的闭锁状态在模块化多电平光伏逆变器的启动或发生故障时使用；(2)投入状态：当VT1导通且VT2为关断状态时，子单元模块断口电压为子单元模块中并联电容C两端的电压，子单元模块电容工作在充电或放电状态，此状态也称之为全电压状态；(3)切除状态：当VT1关断且VT2为导通状态时，子单元模块端口电压为0，子单元模块电容不参与工作，此状态也称之为零电压状态；当工作时保证任何时刻每相投入的子单元模块数恒定为N，此时单个子单元模块的电压为Udc＝NUc，其中Uc为并联电容C两端的电压。所述控制电路模块包括触发电路、信号输入电路、驱动放大电路、信号处理控制单元和不对称分量检测消除单元；所述触发电路通过触发器连接模块化多电平光伏逆变器中的各电子器件；所述信号输入电路的输入端连接光伏阵列模块的输出端，信号输入电路的输出端连接驱动放大电路输入端；所述驱动放大电路的输出端连接信号处理控制单元和不对称分量检测消除单元；所述信号处理控制单元和不对称分量检测消除单元均采用DSP处理器实现；所述信号处理控制单元的输出端接入模块化多电平光伏逆变器；所述不对称分量检测消除单元包括不对称分量检测单元和不对称分量消除单元。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本技术提供的一种多电平光伏逆变器的不对称分量检测与消除装置，其中的模块化多电平光伏逆变器，采用开关管和二极管的半桥电路，使得逆变器的控制更为简单，提高了系统控制的可靠性，而且减少了开关器件的使用，具有经济性，适用于很多电压等级，灵活性更好，操作方法简单易行，适用于工程应用。附图说明图1为本技术实施例提供的多电平光伏逆变器的不对称分量检测与消除装置结构示意图；图2为本技术实施例提供的光伏阵列模块等效电路图；图3为本技术实施例提供的模块化多电平光伏逆变器拓扑图；图4为图3中SM单元结构图；图5为本技术实施例提供的多电平光伏逆变器的不对称分量检测与消除方法的流程图；图6为本技术实施例提供的不对称状态下锁相环相序分解环节结构图；图7为本技术实施例提供的交流系统不对称状态下抑制负序电流模块化多电平光伏逆变器控制结构图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。如图1所示，本实施例提供的一种多电平光伏逆变器的不对称分量检测与消除装置，包括光伏板、模块化多电平光伏逆变器和控制电路模块。光伏板包括若干串并联的光伏阵列模块，所述光伏阵列模块的等效电路如图2所示，包括太阳能电池组件集合体的太阳能电池组件、并联二极管D、并联电阻Rsh及并联电容C和串联电阻Rs。并联二极管D和并联电阻Rsh均并联在太阳能电池组件上构成太阳能电池组件集合体，并联电容C并联在太阳能电池组件集合体两端构成并联结构；串联电阻Rs与所述并联结构串联，该串联结构的两端为光伏阵列模块的输出端。Iph为光伏电池经由光照射后所产生的电流；Rsh为材料内部等效并联电阻；Rs为材料内部等效串联电阻；I为光伏电池输出电流；Uoc为光伏电池输出电压；ID为暗电流，无光照情况时，有外电压作用下PN结内流过的单相电流。所述模块化多电平光伏逆变器如图3所示，采用三相六桥臂拓扑结构，其中三相的每相均包括上、下两个桥臂，每一个桥臂均包括n个子单元模块，n至少为2；所述子单元模块的输入端连接光伏阵列模块的输出端，子单元模块的输出端连接三相交流电网。所述子单元模块包括DC/DC变换器和SM单元，DC/DC变换器的输入端接入光伏阵列模块，输出端接入SM单元，DC/DC变换器为隔离型DC/DC变换器。SM单元如图4所示，包括两个开关管VT1与VT2、两个二极管VD1与VD2、并联电容C和开关K，开关管VT1与VT2通过发射极和集电极进行串联，两个二极管VD1与VD2分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多电平光伏逆变器的不对称分量检测与消除装置，其特征在于：包括光伏板、模块化多电平光伏逆变器和控制电路模块；所述光伏板包括若干串并联的光伏阵列模块，所述光伏阵列模块的等效电路包括太阳能电池组件集合体的太阳能电池组件、并联二极管、并联电阻及并联电容和串联电阻；所述并联二极管和并联电阻均并联在太阳能电池组件上构成太阳能电池组件集合体，并联电容并联在太阳能电池组件集合体两端构成并联结构；串联电阻与所述并联结构串联，该串联电阻与并联结构串联的结构的两端为光伏阵列模块的输出端；所述模块化多电平光伏逆变器采用三相六桥臂拓扑结构，其中三相的每相均包括上、下两个桥臂，每一个桥臂均包括n个子单元模块，n至少为2；所述子单元模块的输入端连接光伏阵列模块的输出端，子单元模块的输出端连接三相交流电网；所述子单元模块包括DC/DC变换器和SM单元，所述DC/DC变换器的输入端接入光伏阵列模块，输出端接入SM单元；所述SM单元包括两个开关管VT1与VT2、两个二极管VD1与VD2、并联电容C和开关K，开关管VT1与VT2通过发射极和集电极进行串联，两个二极管VD1与VD2分别并联在开关管VT1的集电极和发射极之间与VT2的集电极和发射极之间，且开关管的发射极与对应二极管的阳极连接，并联电容C并联在两个开关管串联结构的两端，开关K并联在开关管VT2的集电极和发射极之间，并且开关K的两端作为SM单元的输入端；所述控制电路模块包括触发电路、信号输入电路、驱动放大电路、信号处理控制单元和不对称分量检测消除单元；所述触发电路通过触发器连接模块化多电平光伏逆变器中的各电子器件；所述信号输入电路的输入端连接光伏阵列模块的输出端，信号输入电路的输出端连接驱动放大电路输入端；所述驱动放大电路的输出端连接信号处理控制单元和不对称分量检测消除单元；所述信号处理控制单元和不对称分量检测消除单元均采用DSP处理器实现；所述信号处理控制单元的输出端接入模块化多电平光伏逆变器；所述不对称分量检测消除单元包括不对称分量检测单元和不对称分量消除单元。...

【技术特征摘要】
1.一种多电平光伏逆变器的不对称分量检测与消除装置，其特征在于：包括光伏板、模块化多电平光伏逆变器和控制电路模块；所述光伏板包括若干串并联的光伏阵列模块，所述光伏阵列模块的等效电路包括太阳能电池组件集合体的太阳能电池组件、并联二极管、并联电阻及并联电容和串联电阻；所述并联二极管和并联电阻均并联在太阳能电池组件上构成太阳能电池组件集合体，并联电容并联在太阳能电池组件集合体两端构成并联结构；串联电阻与所述并联结构串联，该串联电阻与并联结构串联的结构的两端为光伏阵列模块的输出端；所述模块化多电平光伏逆变器采用三相六桥臂拓扑结构，其中三相的每相均包括上、下两个桥臂，每一个桥臂均包括n个子单元模块，n至少为2；所述子单元模块的输入端连接光伏阵列模块的输出端，子单元模块的输出端连接三相交流电网；所述子单元模块包括DC/DC变换器和SM单元，所述DC/DC变换器的输入端接入光伏阵列模块，输出端接入SM单元；所述SM单元包括两个开关管VT1与VT2、两个二极管VD1与VD2、并联电容C和开关K，开关管VT1与VT2通过发射极和集电极进行串联，两个二极管VD1与VD2分别并联在开关管VT1的集电极和发射极之间与VT2的集电极和发射极之间，且开关管的发射极与对应二极管的阳极连接，并联电容C并联在两个开关管串联结构的两端，开关K并联在开关管VT2的集电极和发射极之间，并且开关K的两端作为SM单元的输入端；所述控制电路模块包括触发电路、信号输入电路、驱动放大电路、信号处理控制单元和不对称分量检测消除单元；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璐，徐建源，蒋元宇，马硕，易伟，王玉潇，于高乐，宋怡，吴冠男，陈浩然，闫鸿魁，王超，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21