光伏并网逆变器的辅助电源及包含该辅助电源的光伏发电并网系统技术方案

一种光伏并网逆变器的辅助电源及包含该辅助电源的光伏发电并网系统，该辅助电源同时从电网交流侧和光伏电池组件直流侧取电，其主要包括依次串联连接到电网交流侧的工频隔离变压器(210)、单相整流桥(211)、功率变换器(212)以及输出，其特征在于：该辅助电源还包括一个在光伏电池组件的直流侧和辅助电源的直流母线侧之间连接的串联线性稳压电路，该串联线性稳压电路采用负反馈的方式实现了低电压穿越期间辅助电源持续取电并且避免了光伏电池组件直流侧电压升高。本发明专利技术同时解决了光伏并网逆变器低电压穿越期间的辅助电源取电的问题和光伏电池组件直流侧电压容易升高至开路电压的问题，从而可以达到最小的成本投入，获得理想的结果，并且电路简单易实现，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在包括太阳能并网逆变器(也称作光伏并网逆变器)的公用电网(utility power grid)中控制低电压穿越的系统和设备。更具体地说，本专利技术涉及光伏并网逆变器的辅助电源及包含该辅助电源的光伏发电并网系统。
技术介绍
目前而言，新的电网规则要求在电网电压跌落时，大功率光伏并网逆变器能像传统的火电、水电发电机ー样不脱网运行，并且要向电网提供一定的无功功率，支持电网恢复，直到电网电压恢复，从而“穿越”这个低电压时期(区域)，这就是低电压穿越(LVRT)。通常希望光伏并网逆变器能够满足下面的要求 I.必须具有在电压跌至20%额定电压时能够维持并网运行620ms的低电压穿越能力；2.在电网发生跌落后3s内能够恢复到额定电压的90%，且必须保持并网运行。要达到上述要求，对光伏并网逆变器的很多方面都提出了更严格的要求，很重要的一点是其内部的辅助电源在低电压穿越期间不能掉电，否则光伏逆变器控制电路会因没有输入电源而无法正常工作则不能满足低电压穿越的要求。对光伏并网逆变器而言，为满足低电压穿越的要求，目前面临如下难题问题A :并网逆变器辅助电源通常是从电网交流侧取电，低电压穿越期间辅助电源会发生掉电。问题B :低电压穿越期间，由于并网逆变器是被要求向电网侧发无功，逆变器几乎不从光伏电池组件直流侧抽取能量，直流侧很容易因空载而升高到光伏电池组件的开路电压，超过逆变器工作允许的直流输入电压而导致逆变器跳闸故障。为解决问题A，通常的方法是方法Al :辅助电源同时从光伏电池组件直流侧和电网直流母线侧取电，非低电压穿越期间，辅助电源从电网直流母线侧取电，低电压穿越期间，辅助电源从光伏电池组件直流侧取电。方法A2 :机内增加小型的UPS，在低电压穿越期间为辅助电源供电。方法A3 :将机内的储能电容容值设计的更大或选用超级电容。为解决问题B，通常的方法是方法BI :选配开路电压较低的光伏电池组件。方法B2 :増加crowbar (在逆变器发生电网故障时以大功率电阻释放大电流起保护作用的电路)等假负载电路，在低电压穿越期间给光伏组件一定的假负载避免开路电压过闻。为解决低电压穿越期间的辅助电源取电问题，方法Al会增加辅助电源的设计难度和成本，因为光伏组件侧的直流电压会高达800V甚至1000V，而电网母线侧直流电压ー般为540V左右，如此宽范围的输入电压会增大辅助电源的设计难度，且MOSFET等功率开关器件都需要选用高耐压的，成本较高。另外，用户通常希望辅助电源从逆变器外部的交流站用电源取电，从而避免减少逆变器的发电量；方法A2成本较高，且UPS内的电池在恶劣环境下寿命较低；方法A3同样是成本较高，因为辅助电源功率通常要达到数千瓦，其供电设备包括控制系统，散热系统及接触器等电气部件，如果要满足数秒的储能，需要储能电容容量较大。为解决低电压穿越期间光伏组件侧直流电压升高逆变器跳闸故障的问题，方法BI限制了逆变器一定的应用范围。方法B2虽然会产生一定的能量浪费，但是目前普遍采用的ー种方法。
技术实现思路
针对上述提出的低电压穿越要解决的两个技术问题，本专利技术提出了ー种合ニ为ー同时解决这两个问题的方案，即通过设计ー个将假负载和低电压穿越期间的辅助电源合ニ为ー的装置，采用ー种技术手段同时解决上述两个问题，从而可以达到最小的成本投入，获 得理想的結果。电路简单易实现，总成本最低。本专利技术具体采用了以下技术方案一种光伏并网逆变器的辅助电源，该辅助电源同时从电网交流侧和光伏电池组件直流侧取电，其主要包括依次串联连接的単相整流桥、功率变换器以及输出，其中，该辅助电源的直流母线侧还通过ー个串联线性稳压电路连接到光伏电池组件的直流侧，所述的串联线性稳压电路采用负反馈的方式实现了低电压穿越期间辅助电源持续取电并且避免了光伏电池组件直流侧电压升高。本专利技术还提供了一种光伏发电并网系统，其包括太阳能电池组件直流输入、并网逆变器直流环节、三相逆变桥、并网逆变器输出滤波器、エ频隔离变压器以及电网，其还包括本专利技术上述光伏并网逆变器的辅助电源。本专利技术所提出的方案能巧妙地同时解决光伏并网逆变器低电压穿越期间的辅助电源取电的问题和光伏电池组件直流侧电压容易升高至开路电压的问题。本专利技术所提出的方案简单，易实现，成本最低。通过结合附图阅读以下描述，本专利技术的其它实施方案和方面将变得显而易见。附图简述在这样概括地描述了本专利技术之后，现在将參考附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中图I是现有技术的光伏并网逆变器中常规辅助电源方案框图，其中辅助电源从电网交流侧取电。图2是光伏发电并网系统及用于光伏并网逆变器中的本专利技术的辅助电源方案框图。图3是设置在光伏电池组件直流侧和辅助电源直流母线侧之间的串联稳压电路图，是用硬件方法实现的。该稳压电路采用负反馈方式，因此也称作负反馈稳压电路。图4是设置在光伏电池组件直流侧和辅助电源直流母线侧之间的串联稳压电路框图，是用软件方法实现的。该稳压电路采用负反馈方式，因此也称作负反馈稳压电路。具体实施例方式I、技术方案光伏并网逆变器中，辅助电源通常采用图I所示的方案，辅助电源从电网交流侧取电。本专利技术提出了一种光伏发电并网系统，包括太阳能电池组件直流输入(201)、并网逆变器直流环节(202)、三相逆变桥(203)、并网逆变器输出滤波(204)、エ频隔离变压器(205,210)以及电网(206)，其还包括一种全新的光伏并网逆变器的辅助电源方案，该方案能合ニ为一地同时解决低电压穿越期间的辅助电源取电的问题和低电压穿越期间光伏电池组件直流侧电压易升高至开路电压的问题，见图2所示。该辅助电源同时从电网交流侧和光伏电池组件直流侧取电，其主要包括依次串联连接的単相整流桥211、功率变换器212以及输出，该辅助电源的直流母线侧还通过ー个串联线性稳压电路连 接到光伏电池组件的直流侧，所述的串联线性稳压电路采用负反馈的方式实现了低电压穿越期间辅助电源持续取电并且避免了光伏电池组直流侧电压升高。相比较常规的辅助电源方案，本方案増加了ー个大功率串联线性稳压电路，即从光伏逆变器辅助电源的直流母线侧，串联ー个由数千瓦或更大功率的大功率电阻207和一个稳压调整管208及负反馈稳压控制电路209构成的负反馈稳压电路到光伏电池组件的直流侧。根据本专利技术的第一个技术方案，提供ー种光伏并网逆变器的辅助电源，该辅助电源同时从电网交流侧和光伏电池组件直流侧取电，其主要包括依次串联连接的単相整流桥(211)、功率变换器(212)以及输出(213、214、215)，其特征在干该辅助电源的直流母线侧还通过一个串联线性稳压电路连接到光伏电池组件的直流侧，所述的串联线性稳压电路采用负反馈的方式实现了低电压穿越期间辅助电源持续取电并且避免了光伏电池组件直流侧电压升高。在优选的情况下，所述功率变换器(212)内包含有高频隔离变压器。在优选的情况下，所述的串联线性稳压电路是从辅助电源的直流母线侧串联ー个由大功率电阻(207)和一个稳压调整管(208)及ー个负反馈稳压控制电路(209)构成的负反馈稳压电路到光伏电池组件的直流侧，其中该大功率电阻用于低电压穿越期间当能量从光伏电池组件直流侧流向辅助电源母线直流侧时消耗部分能量，该稳压调整管用于低电压穿越期间，为能量从光伏组件直流侧流向辅助电源母线直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏并网逆变器的辅助电源，该辅助电源同时从电网交流侧和光伏电池组件直流侧取电，其主要包括依次串联连接的单相整流桥(211)、功率变换器(212)以及输出(213、214、215)，其特征在于：该辅助电源的直流母线侧还通过一个串联线性稳压电路连接到光伏电池组件的直流侧，所述的串联线性稳压电路采用负反馈的方式实现了低电压穿越期间辅助电源持续取电并且避免了光伏电池组件直流侧电压升高。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周新，
申请(专利权)人：朱建国，
类型：发明
国别省市：