载波移相逆变大功率光伏并网系统及其控制方法技术方案

载波移相逆变大功率光伏并网系统及其控制方法，其特征是设置多个具有相同内部结构的逆变单元相互并联，各逆变单元共用一根直流母线，各逆变单元的交流输出端相互并联，并经过输出变压器连接到电网上；并联设置的各逆变单元为三相逆变结构，逆变输出侧经三相电感Ｌ后并联。本发明专利技术中各并网逆变单元的开关调制是采用载波相移ＰＷＭ控制，载波相移使得每个逆变单元的输出电流脉动纹波也相移一定角度，合成时各单元电流纹波互相抵消，从而大大减少合成后的电流纹波含量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大功率光伏并网系统及系统的控制方法，更具体地说是一种载波移相逆变控 制的大功率光伏并网系统及其系统的控制方法。
技术介绍
随着新能源越来越受到人们的重视，太阳能发电也迎来了更广阔的发展天地。兆瓦级的光伏并网电站是未来太阳能利用的发展趋势和方向，因此与之配套的大功率并网逆变装置是目前光伏领域研究的重点。对于大功率光伏并网逆变装置而言，减少并网电流的谐波畸变率，提高系统的安全性和效率以及降低系统成本是系统设计的关键。大功率光伏并网逆变装置可以通过选用大功率开关器件，或器件多组并联的方式实现扩容，但是大功率器件的开关频率一般不高，如果要保证并网电流质量，必须加大交流滤波电 感值，因此增加了系统的体积和设计难度；如果按照现有方法设计滤波电感，随着系统容量 的增加，滤波电感值会相应减少，从而导致并网电流的脉动纹波增大。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种载波移相逆变大功率光伏并 网系统及其控制方法，以增加系统容量、以提高并网系统的并网电流质量。 本专利技术解决技术问题采用如下技术方案 本专利技术载波移相逆变大功率光伏并网系统的结构特点是设置多个具有相同内部结构的逆变单元相互并联，所述各逆变单元共用一根直流母线， 各逆变单元的交流输出端相互并联，并经过输出变压器连接到电网上；所述并联的各逆变单元为三相逆变结构，逆变输出侧经三相电感L后并联。 本专利技术大功率光伏并网系统载波移相逆变控制方法的特点是所述各并网逆变单元的开关调制是采用载波相移PWM控制，用以消除输出电流纹波； 对于具有n个并联逆变单元的并网系统，其中第i个逆变单元的载波相移角度e按照以下公 式计算获到其中，"为并联单元个数；A:为载波比；/的范围为。 本专利技术系统中每个逆变单元具有完全相同的调制波，而载波相移合适角度，由于并网系 统的每相总输出电流等于对应输出相的多个并联逆变单元的电流之和，载波相移使得每个逆变单元的输出电流脉动纹波也相移一定角度，合成时各单元电流纹波互相抵消，从而大大减 少了合成后的电流纹波含量。该方法与传统方案相比，在同一载波频率、同一滤波电感条件 下，可以大大减少电流纹波，且器件的总容量并不增加，较功率模块的直接并联均流性好、 安全性高。与己有技术相比，本专利技术有益效果体现在1、 本专利技术适用于逆变单元并联扩容的大功率并网装置，逆变单元采用载波移相开关控 制，使得并联输出电流的基波分量等于单元输出电流的基波分量之和，而并联单元输出电流 的谐波分量相互抵消，从而降低并联输出电流的谐波畸变率。与直接使用大功率开关器件的 系统相比，即使在相同的调制频率下，本专利技术的输出电流谐波畸变率也有大幅度的降低。2、 本专利技术系统的等效开关频率高，各单元的电路结构和器件的工作负荷一致，输出滤 波电感设计简单，因而降低了系统成本，提高了系统的可靠性。附图说明图1为本专利技术系统电路原理图图2为本专利技术并联逆变单元结构示意图，在逆变单元(1 n)中，Tl、 T2为桥臂a， T3、 T4为桥臂b， T5、 T6为桥臂c。图3a为本专利技术a相四单元并联载波移相SPWM示意图。 图3b为本专利技术逆变单元1桥臂a输出电压波形。 图3c为本专利技术逆变单元2桥臂a输出电压波形。 图3d为本专利技术逆变单元3桥臂a输出电压波形。 图3e为本专利技术逆变单元4桥臂a输出电压波形。 图4a为本专利技术四个逆变单元载波移相并联后的电流波形。 图4b为本专利技术四个逆变单元载波移相并联后电波波形谐分析示意图。 图5a为本专利技术三相桥电流波形。 图5b为三专利技术三相桥电流波形谐波分板。 以下通过具体实施方式，结合附图对本专利技术作进一步说明。具体实施例方式参见图1、图2，设置多个具有相同内部结构的逆变单元相互并联，各逆变单元共用一 根直流母线，各逆变单元的交流输出端相互并联，并经过输出变压器连接到电网上；并联的 各逆变单元为三相逆变结构，逆变输出侧经三相电感L后并联。本实施例中，各并网逆变单元的开关调制是采用载波相移PWM控制，用以消除输出电流纹波；对于具有n个并联逆变单元的并网系统，其中第i个逆变单元的载波相移角度e按照以下公式计算获到其中，w为并联单元个数；A为载波比；/的范围为0《i</7本实施例系统中，如图l、图2所示，并网装置的主电路采用多个逆变单元并联，每个逆变单元采用相同拓扑结构；并联逆变单元的直流侧直接与太阳电池阵列，交流输出侧滤波电感值相同，对应相的滤波电感输出互相连接在一起形成交流母线，通过输出变压器和电网连接。本实施例控制方法中，检测太阳电池阵列电压Udc，与直流电压给定值比较，经过电压调节器调节，得到并网电流给定值/。'， 并网电流给定值/。'， //， ^与交流母线输出电流/ ， /&， /c经过电流跟踪控制器，通过对电流的闭环控制调节得到并网系统的期望输出电压F。'， K'， C从而控制交流母线并网电流i。， &， /c跟踪输出参考电流值/。'， //， //。逆变单元的指令电压均为系统的期望输出电压F。'， ^'， F/，因此每组逆变单元的调制波相同，系统的输出相基波电流等于多个逆变单元对应输出相的电流之和；功率器件的开关调制采用载波相移控制策略，三角载波根据相移规律移动相应角度，使得脉动纹波互差移相角度，从而使得每相电流在合成时，电流谐波分量互相抵消，大大减少输出电流的纹波幅值。本实施例中，以四逆变单元并联的电压型三相并网逆变系统和常规电压型三相并网逆变系统进行比较。以三相中的a相为例，以图3a、图3b、图3c、图3d、图3e所示，描述载波移相SPWM的基本控制原理，其中3a中Zl、 Z2、 Z3、 Z4分别为四单元的三角载波波形。图4a和图4b分别为移相载波频率fload为lkHZ时的四单元并联后的电流波形、THD及其谐波分布。并联逆变单元的开关频率是lKHz，载波相移角度为卯°。图5a和图5b分别为同样电感和基波电流条件下，单纯依靠提高SPWM载波频率(载波频率为4kHZ)和容量的单机输出电流波形、THD及其谐波分布。从图4和图5的比较可以看出，在同样电感和基波电流条件下，釆用本专利技术的系统输出电流纹波大幅减小，电流波形的FFT分析也验证了这一结论。权利要求1、载波移相逆变大功率光伏并网系统，其特征是设置多个具有相同内部结构的逆变单元相互并联，所述并联的各逆变单元共用一根直流母线，各逆变单元的交流输出端相互并联，并经过输出变压器连接到电网上；所述并联的各逆变单元为三相逆变结构，逆变输出侧经三相电感L后并联。2、 一种权利要求1所述的大功率光伏并网系统载波移相逆变控制方法，其特征是 所述各并网逆变单元的开关调制是采用载波相移PWM控制，用以消除输出电流纹波；对于具有n个并联逆变单元的并网系统，其中第i个逆变单元的载波相移角度e按照以下公 式计算获到其中，"为并联单元个数；A:为载波比；/的范围为O^i'。全文摘要，其特征是设置多个具有相同内部结构的逆变单元相互并联，各逆变单元共用一根直流母线，各逆变单元的交流输出端相互并联，并经过输出变压器连接到电网上；并联设置的各逆变单元为三相逆变结构，逆变输出侧经三相电感L后并联。本专利技术中各并网逆变单元的开关调制是采用载波相移PWM控制，载波相移使得每个逆变单元的输出电流脉动纹波也相移一本文档来自技高网...

【技术保护点】
载波移相逆变大功率光伏并网系统，其特征是：　设置多个具有相同内部结构的逆变单元相互并联，所述并联的各逆变单元共用一根直流母线，各逆变单元的交流输出端相互并联，并经过输出变压器连接到电网上；　所述并联的各逆变单元为三相逆变结构，逆 变输出侧经三相电感Ｌ后并联。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏建徽，杜燕，汪海宁，张国荣，杨向真，茆美琴，张健，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]