T型三電平三相四橋臂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種T型三電平三相四橋臂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括直流-直流變換器、直流-交流變換器、光伏陣列、濾波電路及控制器；所述光伏陣列、控制器分別與直流-直流變換器電連接；所述直流-直流變換器的輸出端與直流-交流變換器的輸入端電連接；所述直流-交流變換器的輸出端與濾波電路電路的輸入端電連接；所述濾波電路的輸出端設(shè)有四個(gè)繼電器；所述濾波電路分別與四個(gè)繼電器的輸入端電連接；本實(shí)用新型的每個(gè)橋臂比現(xiàn)有技術(shù)的橋臂少兩個(gè)二極管；且采用四線制連接方式；滿足小型電站對(duì)既連接三相負(fù)載又連接單項(xiàng)負(fù)載的要求，也降低了整個(gè)產(chǎn)品的成本。
【專利說(shuō)明】T型三電平三相四橋臂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及T型三電平三相四橋臂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源枯竭和環(huán)境污染日益嚴(yán)重，可再生能源逐步成為人類生活的重要組成部分，這使得太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)得到快速的發(fā)展；光伏發(fā)電系統(tǒng)是在研究太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，主要是利用光伏電池方陣將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存到系統(tǒng)地蓄電池中或者直接供負(fù)載使用的可再生能源裝置；光伏發(fā)電系統(tǒng)一般包括光伏電池板、DC-DC變換裝置、DC-AC變換裝置、儲(chǔ)能裝置、電能輸出變換裝置(也稱為逆變器)、控制器五部分；目前，光伏并網(wǎng)逆變器主要分為兩種類型:一種是大功率光伏并網(wǎng)逆變器，主要應(yīng)用于大型光伏電站，所連接負(fù)載多為三相負(fù)載，例如三相電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等，主要采用三相三線制的連接方式；另一種是小型單相光伏并網(wǎng)逆變器，主要供小型家庭用戶使用，所連接的負(fù)載為家用電器等；另外，光伏發(fā)電系統(tǒng)在小型光伏電站也有廣泛的應(yīng)用，特別是功率在10-50KW之間的小型光伏電站，因?yàn)檫@些小型電站通常既需要連接電機(jī)、水泵等三相三線制負(fù)載，也需要連接照明設(shè)備、加熱設(shè)備、家用電器等單相負(fù)載，僅從負(fù)載的角度來(lái)說(shuō)，這種小型電站通常需要采用三相四線制的接線方式；
[0003]傳統(tǒng)的逆變器主要是兩電平逆變器，這種逆變器雖然提供了足夠的電能，但存在因電壓過(guò)高或電流上升導(dǎo)致功率開(kāi)關(guān)管應(yīng)力差的缺點(diǎn)；為解決這些缺點(diǎn)，各研究開(kāi)發(fā)商紛紛研制出了三電平逆變器，這種逆變器增加電平輸出的級(jí)數(shù)、輸出波形的階梯數(shù)，使輸出的波形更加接近正弦波，產(chǎn)生的諧波含量少，同時(shí)也降低了輸出電壓的上升率，降低了對(duì)開(kāi)關(guān)器件耐壓性能的要求，改善了逆變器的電磁干擾特性；與兩電平逆變器相比，在輸出電壓波形相同的情況下，三電平逆變器所需的開(kāi)關(guān)頻率較低，因而開(kāi)關(guān)的損耗小、效率高；
[0004]目前，商用的三電平逆變器主要是二極管鉗位型三電平逆變器，這種鉗位型逆變器通常由三個(gè)橋臂組成，每個(gè)橋臂`都由四個(gè)二極管共同工作，這在一定的程度上降低了開(kāi)關(guān)的損耗，提高了逆變器的工作效率；但是對(duì)于小型發(fā)電站來(lái)說(shuō)，則無(wú)法滿足既連接三相負(fù)載又連接單項(xiàng)負(fù)載的要求，存在一定的安全隱患，因此針對(duì)小型發(fā)電站的工作特點(diǎn)，研究一種三相四線制的光伏發(fā)電系統(tǒng)稱為必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)小型發(fā)電站的負(fù)載連接特點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、T型三相四線制的并網(wǎng)供電系統(tǒng)，既可以滿足三相負(fù)載的連接需求也可以滿足單相負(fù)載的連接需求，同時(shí)還可以有效地提高系統(tǒng)的安全性，拓寬光伏逆變器的應(yīng)用范圍。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型T型三電平三相四橋臂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括直流-直流變換器(DC-DC變換器)、直流-交流變換器(DC-AC變換器)、光伏陣列、濾波電路及控制器；所述光伏陣列、控制器分別與直流-直流變換器(DC-DC變換器)電連接；所述直流-直流變換器(DC-DC變換器)的輸出端與直流-交流變換器(DC-AC變換器)的輸入端電連接；所述直流-交流變換器(DC-AC變換器)的輸出端與濾波電路電路的輸入端電連接；所述濾波電路的輸出端設(shè)有四個(gè)繼電器，分別為S1、S2、S3、S4 ；所述濾波電路分別與四個(gè)繼電器的輸入端電連接；所述繼電器的輸出端設(shè)有電網(wǎng)ea、eb、e。；所述繼電器SI與電網(wǎng)ea的輸入端電連接；所述繼電器S2與電網(wǎng)eb的輸入端電連接；所述繼電器S3與電網(wǎng)e。的輸入端電連接；所述繼電器S4分別與電網(wǎng)ea、eb、ec的輸出端電連接；
[0007]所述直流-直流變換器包括功率開(kāi)關(guān)管sdl、功率開(kāi)關(guān)管sd2、電感L1、電感L2、功率二極管Dl、功率二極管D2、電容Cl及電容C2 ;所述電容Cl及電容C2形成直流母線濾波電容電路，并在直流母線上形成一個(gè)中性點(diǎn)O ;所述電容Cl的負(fù)極與電容C2的正極電連接；所述電容Cl的正極接高電平；所述電容C2的負(fù)極接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl的漏極D分別與功率二極管Dl的正極、電感LI的一端電連接；所述功率二極管Dl的負(fù)極連接高電平；所述電感LI的另一端與光伏陣列相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl的源極S與功率開(kāi)關(guān)管sd2的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管sd2的源極S分別與電感L2的一端、開(kāi)關(guān)二極管D2的負(fù)極電連接；所述開(kāi)關(guān)二極管D2的正極接低電平；所述電感L2的另一端與光伏陣列相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管sd2的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl與功率開(kāi)關(guān)管sd2上還分別并接一個(gè)二極管；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl與功率開(kāi)關(guān)管sd2組成Boost升壓電路；
[0008]所述直流-交流變換器(DC-AC變換器)連接與直流母線的中性點(diǎn)0，由四個(gè)橋臂組成，所述橋臂分別為第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂；所述第一橋臂包括功率開(kāi)關(guān)管Sal、功率開(kāi)關(guān)管Sa2、功率開(kāi)關(guān)管Sa3及功率開(kāi)關(guān)管Sa4 ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sal的漏極D接聞電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sal的源極S分別與功率開(kāi)關(guān)管Sa2的漏極D、功率開(kāi)關(guān)管Sa4的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sa2的源極S與功率開(kāi)關(guān)管Sa3的源極S相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sa3的漏極D接母線中性點(diǎn)O ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sa4的源極S接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sal的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sa2的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sa3的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sa4的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sal、功率開(kāi)關(guān)管Sa2、功率開(kāi)關(guān)管Sa3、功率開(kāi)關(guān)管Sa4上還分別并接一個(gè)二極管；所述第二橋臂包括功率開(kāi)關(guān)管Sbl、功率開(kāi)關(guān)管Sb2、功率開(kāi)關(guān)管Sb3及功率開(kāi)關(guān)管Sb4 ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sbl的漏極D接高電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sbl的源極S分別與功率開(kāi)關(guān)管Sb2的漏極D、功率開(kāi)關(guān)管Sb4的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sb2的源極S與功率開(kāi)關(guān)管Sb3的源極S相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sb3的漏極D接母線中性點(diǎn)O ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sb4的源極S接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sbl的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sb2的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sb3的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sb4的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sbl、功率開(kāi)關(guān)管Sb2、功率開(kāi)關(guān)管Sb3及功率開(kāi)關(guān)管Sb4上還分別并接一個(gè)二極管；所述第三橋臂包括功率開(kāi)關(guān)管Scl、功率開(kāi)關(guān)管Sc2、功率開(kāi)關(guān)管Sc3及功率開(kāi)關(guān)管Sc4 ;所述功率開(kāi)關(guān)管Scl的漏極D接高電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Scl的源極S分別與功率開(kāi)關(guān)管Sc2的漏極D、功率開(kāi)關(guān)管Sc4的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sc2的源極S與功率開(kāi)關(guān)管Sc3的源極S相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sc3的漏極D接母線中性點(diǎn)O ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sc4的源極S接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Scl的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sc2的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sc3的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sc4的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管Scl、功率開(kāi)關(guān)管Sc2、功率開(kāi)關(guān)管Sc3及功率開(kāi)關(guān)管Sc4上還分別并接一個(gè)二極管；所述第四橋臂包括功率開(kāi)關(guān)管Sdl、功率開(kāi)關(guān)管Sd2、功率開(kāi)關(guān)管Sd3及功率開(kāi)關(guān)管Sd4 ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sdl的漏極D接高電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sdl的源極S分別與功率開(kāi)關(guān)管Sd2的漏極D、功率開(kāi)關(guān)管Sd4的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sd2的源極S與功率開(kāi)關(guān)管Sd3的源極S相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sd3的漏極D接母線中性點(diǎn)O ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sd4的源極S接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sdl的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sd2的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sd3的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sd4的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sdl、功率開(kāi)關(guān)管Sd2、功率開(kāi)關(guān)管Sd3及功率開(kāi)關(guān)管Sd4上還分別并接一個(gè)二極管；
[0009]所述濾波電路包括濾波電感L3及濾波電容C3 ;所述濾波電感L3由四個(gè)電感組成，并分別與直流-交流變換器(DC-AC變換器)中的四個(gè)橋臂相連接；所述濾波電容C3由四個(gè)蓮蓉組成；所述四個(gè)電容一端并聯(lián)；另一端分別與四個(gè)電感電連接；所述濾波電感L3和濾波電容C3用于改善整個(gè)三相三電平四橋臂逆變器的整體濾波效果，抑制中線電流開(kāi)關(guān)紋波，減小三相輸出電壓的總諧波失真(THD)值。
[0010]所述功率開(kāi)關(guān)管Sal的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率開(kāi)關(guān)管Sa3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，并同時(shí)設(shè)置2us死區(qū)時(shí)間；功率開(kāi)關(guān)管Sa2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率開(kāi)關(guān)管Sa4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，并同時(shí)設(shè)置2us死區(qū)時(shí)間；功率開(kāi)關(guān)管Sbl的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率開(kāi)關(guān)管Sb3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，并同時(shí)設(shè)置2us死區(qū)時(shí)間，功率開(kāi)關(guān)管Sb2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率開(kāi)關(guān)管Sb4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，并同時(shí)設(shè)置2us死區(qū)時(shí)間；功率開(kāi)關(guān)管Scl的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率開(kāi)關(guān)管Sc3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，并同時(shí)設(shè)置2us死區(qū)時(shí)間，功率開(kāi)關(guān)管Sc2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率開(kāi)關(guān)管Sc4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，并同時(shí)設(shè)置2us死區(qū)時(shí)間；功率開(kāi)關(guān)管Snl的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率開(kāi)關(guān)管Sn3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，并同時(shí)設(shè)置2us死區(qū)時(shí)間，功率開(kāi)關(guān)管Sn2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率開(kāi)關(guān)管Sn4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，并同時(shí)設(shè)置2us死區(qū)時(shí)間。
[0011]所述死區(qū)時(shí)間的主要用于防止開(kāi)關(guān)管直通，死區(qū)時(shí)間的設(shè)置根據(jù)開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間來(lái)確定。
[0012]所述控制器為MPPT控制器；所述MPPT控制器為比例積分控制器。
[0013]所述第四橋臂為公共橋臂，用于為不平衡電流或零序電流提供通路。
[0014]所述第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂均設(shè)有三電平橋臂中點(diǎn)，分別記為A、B、C、N ;所述A、B、C、N四點(diǎn)作為所述直流-交流變換器(DC-AC變換器)的輸出端。
[0015]與二極管鉗位型三電平并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)相比，本明的有益效果是:本實(shí)用新型的每個(gè)橋臂比現(xiàn)有技術(shù)的橋臂少兩個(gè)二極管；且四個(gè)橋臂接出四個(gè)接線端；能夠極大限度地滿足小型電站對(duì)既連接三相負(fù)載又連接單項(xiàng)負(fù)載的要求，也降低了整個(gè)產(chǎn)品的成本；同時(shí)還可以有效地提高系統(tǒng)的安全性，拓寬光伏逆變器的應(yīng)用范圍。
[0016]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型的T型三相四線制光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)圖
[0019]圖3是直流-直流變換器的控制原理圖；
[0020]圖4是電網(wǎng)電壓定向的空間矢量圖；
[0021 ] 圖5直流-交流變換器的控制原理圖；【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型T型三電平三相四橋臂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括直流-直流變換器(DC-DC變換器)、直流-交流變換器(DC-AC變換器)、光伏陣列、濾波電路及控制器；所述光伏陣列、控制器分別與直流-直流變換器(DC-DC變換器)電連接；所述直流-直流變換器(DC-DC變換器)的輸出端與直流-交流變換器(DC-AC變換器)的輸入端電連接；所述直流-交流變換器(DC-AC變換器)的輸出端與濾波電路電路的輸入端電連接；所述濾波電路的輸出端設(shè)有四個(gè)繼電器，分別為S1、S2、S3、S4 ;所述濾波電路分別與四個(gè)繼電器的輸入端電連接；所述繼電器的輸出端設(shè)有電網(wǎng)ea、eb、e。；所述繼電器SI與電網(wǎng)ea的輸入端電連接；所述繼電器S2與電網(wǎng)eb的輸入端電連接；所述繼電器S3與電網(wǎng)e。的輸入端電連接；所述繼電器S4分別與電網(wǎng)ea、eb、ec的輸出端電連接；
[0024]如圖2所示，所述直流-直流變換器包括功率開(kāi)關(guān)管sdl、功率開(kāi)關(guān)管sd2、電感L1、電感L2、功率二極管Dl、功率二極管D2、電容Cl及電容C2 ;所述電容Cl及電容C2形成直流母線濾波電容電路，并在直流母線上形成一個(gè)中性點(diǎn)O ;所述電容Cl的負(fù)極與電容C2的正極電連接；所述電容Cl的正極接高電平；所述電容C2的負(fù)極接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl的漏極D分別與功率二極管Dl的正極、電感LI的一端電連接；所述功率二極管Dl的負(fù)極連接高電平；所述電感LI的另一端與光伏陣列相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl的源極S與功率開(kāi)關(guān)管sd2的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管sd2的源極S分別與電感L2的一端、開(kāi)關(guān)二極管D2的負(fù)極電連接；所述開(kāi)關(guān)二極管D2的正極接低電平；所述電感L2的另一端與光伏陣列相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管sd2的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl與功率開(kāi)關(guān)管sd2上還分別并接一個(gè)二極管；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl與功率開(kāi)關(guān)管sd2組成Boost升壓電路；
[0025]如圖2所示，所述直流-交流變換器(DC-AC變換器)連接與直流母線的中性點(diǎn)0，由四個(gè)橋臂組成，所述橋臂分別為第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂；所述第一橋臂包括功率開(kāi)關(guān)管Sal、功率開(kāi)關(guān)管Sa2、功率開(kāi)關(guān)管Sa3及功率開(kāi)關(guān)管Sa4 ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sal的漏極D接高電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sal的源極S分別與功率開(kāi)關(guān)管Sa2的漏極D、功率開(kāi)關(guān)管Sa4的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sa2的源極S與功率開(kāi)關(guān)管Sa3的源極S相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sa3的漏極D接母線中性點(diǎn)O ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sa4的源極S接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sal的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sa2的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sa3的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sa4的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sal、功率開(kāi)關(guān)管Sa2、功率開(kāi)關(guān)管Sa3、功率開(kāi)關(guān)管Sa4上還分別并接一個(gè)二極管；所述第二橋臂包括功率開(kāi)關(guān)管Sbl、功率開(kāi)關(guān)管Sb2、功率開(kāi)關(guān)管Sb3及功率開(kāi)關(guān)管Sb4 ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sbl的漏極D接高電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sbl的源極S分別與功率開(kāi)關(guān)管Sb2的漏極D、功率開(kāi)關(guān)管Sb4的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sb2的源極S與功率開(kāi)關(guān)管Sb3的源極S相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sb3的漏極D接母線中性點(diǎn)O;所述功率開(kāi)關(guān)管Sb4的源極S接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sbl的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sb2的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sb3的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sb4的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sbl、功率開(kāi)關(guān)管Sb2、功率開(kāi)關(guān)管Sb3及功率開(kāi)關(guān)管Sb4上還分別并接一個(gè)二極管；所述第三橋臂包括功率開(kāi)關(guān)管Scl、功率開(kāi)關(guān)管Sc2、功率開(kāi)關(guān)管Sc3及功率開(kāi)關(guān)管Sc4 ;所述功率開(kāi)關(guān)管Scl的漏極D接高電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Scl的源極S分別與功率開(kāi)關(guān)管Sc2的漏極D、功率開(kāi)關(guān)管Sc4的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sc2的源極S與功率開(kāi)關(guān)管Sc3的源極S相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sc3的漏極D接母線中性點(diǎn)O ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sc4的源極S接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Scl的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sc2的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sc3的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sc4的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管Scl、功率開(kāi)關(guān)管Sc2、功率開(kāi)關(guān)管Sc3及功率開(kāi)關(guān)管Sc4上還分別并接一個(gè)二極管；所述第四橋臂包括功率開(kāi)關(guān)管Sdl、功率開(kāi)關(guān)管Sd2、功率開(kāi)關(guān)管Sd3及功率開(kāi)關(guān)管Sd4 ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sdl的漏極D接高電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sdl的源極S分別與功率開(kāi)關(guān)管Sd2的漏極D、功率開(kāi)關(guān)管Sd4的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sd2的源極S與功率開(kāi)關(guān)管Sd3的源極S相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sd3的漏極D接母線中性點(diǎn)O ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sd4的源極S接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sdl的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sd2的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sd3的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sd4的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sdl、功率開(kāi)關(guān)管Sd2、功率開(kāi)關(guān)管Sd3及功率開(kāi)關(guān)管Sd4上還分別并接一個(gè)二極管；
[0026]如圖2所示，所述濾波電路包括濾波電感L3及濾波電容C3 ;所述濾波電感L3由四個(gè)電感組成，并分別與直流-交流變換器(DC-AC變換器)中的四個(gè)橋臂相連接；所述濾波電容C3由四個(gè)蓮蓉組成；所述四個(gè)電容一端并聯(lián)；另一端分別與四個(gè)電感電連接；所述濾波電感L3和濾波電容C3用于改善整個(gè)三相三電平四橋臂逆變器的整體濾波效果，抑制中線電流開(kāi)關(guān)紋波，減小三相輸出電壓的總諧波失真(THD)值。
[0027]所述第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂均設(shè)有三電平橋臂中點(diǎn)，分別記為A、B、C、N ;所述A、B、C、N四點(diǎn)作為所述直流-交流變換器(DC-AC變換器)的輸出端。
[0028]本實(shí)用新型還涉及T型三電平三相四橋臂光伏并網(wǎng)逆變發(fā)電系統(tǒng)的控制方法，該控制方法主要是以數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2808和CPLD為核心，利用片內(nèi)16路12位AD模塊對(duì)信號(hào)采集電路信號(hào)進(jìn)行采樣；有控制算法通過(guò)C語(yǔ)言寫(xiě)入32位數(shù)字化處理芯片TMS320F2808的程序存儲(chǔ)器中；
[0029]所述數(shù)字信號(hào)處理器CPLD的作用是擴(kuò)展PWM 口 ；
[0030]具體步驟如下:
[0031]第一步:利用C語(yǔ)言編寫(xiě)程序編寫(xiě)控制程序；
[0032]第二步:將控制程序?qū)懭?2位數(shù)字化處理芯片TMS320F2808的程序存儲(chǔ)器中；
[0033]第三步:啟動(dòng)控制器，并控制直流-直流變換器采集光伏陣列的輸出電壓Vpv和輸出電流Ipv ;
[0034]第四步:按照直流-直流變換器的轉(zhuǎn)換控制方法進(jìn)行DC-DC的轉(zhuǎn)換，得到功率開(kāi)關(guān)管sdl、sd2兩端的驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
[0035]第五步:將功率開(kāi)關(guān)管sdl、sd2兩端的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入直流-交流變換器；
[0036]第六步:按照直流-交流變換器的轉(zhuǎn)換控制方法進(jìn)行DC-AC的轉(zhuǎn)換，得到T型三相三電平四橋臂的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0037]如圖3所示，所述直流-直流變換器用于實(shí)現(xiàn)DC-DC的轉(zhuǎn)換；本實(shí)用新型還涉及直流-直流變換器的轉(zhuǎn)換控制方法:所述DC-DC的轉(zhuǎn)換控制主要是通過(guò)所述直流-直流變換器采集光伏陣列的輸出電壓Vpv和輸出電流Ipv ;并通過(guò)最大功率跟蹤控制算法得到光伏陣列的參考電壓后；再經(jīng)過(guò)電壓、電流的雙閉環(huán)控制Boost升壓電路的占空比；
[0038]具體步驟如下:[0039]第一步:所述直流-直流變換器采集光伏陣列的輸出電壓Vpv和輸出電流Ipv ;經(jīng)過(guò)最大功率跟蹤控制算法，在本實(shí)用新型中采用擾動(dòng)觀察法得到光伏陣列的參考電壓Vref ；
[0040]第二步:所述光伏陣列的參考電壓VMf與光伏陣列輸出電壓Vpv經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出電壓差值，并形成電壓差值信號(hào)；將該電壓差值信號(hào)送入比例積分(Proportion Integrate,PI)控制器；經(jīng)過(guò)比例積分控制器的自動(dòng)計(jì)算得出光伏陣列的參考電流IMf ；
[0041]第三步:所述光伏陣列的參考電流IMf與光伏陣列輸出電流Ipv經(jīng)過(guò)計(jì)算，得出電流差值，并形成電流差值信號(hào)；并將該電流差值信號(hào)送入比例積分控制器；經(jīng)過(guò)比例積分控制器的作用產(chǎn)生控制信號(hào)；
[0042]第四步:所產(chǎn)生的控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制后產(chǎn)生PWM脈沖波，將PWM脈沖波輸送給直流-直流變換器中的功率開(kāi)關(guān)管sdl和功率開(kāi)關(guān)管sd2，用于驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管sdl和功率開(kāi)關(guān)管sd2進(jìn)行工作，完成DC-DC的轉(zhuǎn)換；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl兩端的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率開(kāi)關(guān)管sd2兩端的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同。
[0043]如圖4、如圖5所示，所述直流-交流變換器(DC-AC變換器)用于實(shí)現(xiàn)DC-AC的轉(zhuǎn)換，即將直流電轉(zhuǎn)換成220V、50Hz正弦波；本實(shí)用新型還涉及直流-交流變換器的轉(zhuǎn)換控制方法:所述DC-AC的轉(zhuǎn)換控制主要是通過(guò)電網(wǎng)電壓的矢量控制，主要是采用電壓和電流雙閉環(huán)控制策略，電網(wǎng)電壓外環(huán)的作用是穩(wěn)定直流母線電壓；內(nèi)環(huán)的主要作用是對(duì)給定的電流快速、精確跟蹤；
[0044]具體步驟如下:
[0045]第一步:建立電壓-電流環(huán)，所述電壓-電流環(huán)設(shè)有外環(huán)和內(nèi)環(huán)；所述外環(huán)為直流母線電壓環(huán)；所述內(nèi)環(huán)為d軸電流、q軸電流；取母線中性點(diǎn)O為零點(diǎn)，建立α-β坐標(biāo)系；并在α - β坐標(biāo)系中建立dqO旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系；取ed、eq> e0分別為三相電網(wǎng)電壓在dqO旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電壓、q軸電壓、零軸電壓；取id、iq> i0分別為并網(wǎng)逆變器輸出電流在dqO旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的d軸電流、q軸電流、零軸電流；
[0046]第二步:給定在三相靜態(tài)時(shí)坐標(biāo)系下的電壓和電流方程，方程式為:
[0047]
【權(quán)利要求】
1.T型三電平三相四橋臂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括直流-直流變換器(DC-DC變換器)、直流-交流變換器(DC-AC變換器)、光伏陣列、濾波電路及控制器；其特征在于:所述光伏陣列、控制器分別與直流-直流變換器(DC-DC變換器)電連接；所述直流-直流變換器(DC-DC變換器)的輸出端與直流-交流變換器(DC-AC變換器)的輸入端電連接；所述直流-交流變換器(DC-AC變換器)的輸出端與濾波電路電路的輸入端電連接；所述濾波電路的輸出端設(shè)有四個(gè)繼電器，分別為S1、S2、S3、S4 ;所述濾波電路分別與四個(gè)繼電器的輸入端電連接；所述繼電器的輸出端設(shè)有電網(wǎng)ea、eb、e。；所述繼電器SI與電網(wǎng)ea的輸入端電連接；所述繼電器S2與電網(wǎng)eb的輸入端電連接；所述繼電器S3與電網(wǎng)e。的輸入端電連接；所述繼電器S4分別與電網(wǎng)ea、eb、ec的輸出端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T型三電平三相四橋臂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述直流-直流變換器包括功率開(kāi)關(guān)管sdl、功率開(kāi)關(guān)管sd2、電感L1、電感L2、功率二極管Dl、功率二極管D2、電容Cl及電容C2 ;所述電容Cl及電容C2形成直流母線濾波電容電路，并在直流母線上形成一個(gè)中性點(diǎn)O ;所述電容Cl的負(fù)極與電容C2的正極電連接；所述電容Cl的正極接高電平；所述電容C2的負(fù)極接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl的漏極D分別與功率二極管Dl的正極、電感LI的一端電連接；所述功率二極管Dl的負(fù)極連接高電平；所述電感LI的另一端與光伏陣列相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl的源極S與功率開(kāi)關(guān)管sd2的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管sd2的源極S分別與電感L2的一端、開(kāi)關(guān)二極管D2的負(fù)極電連接；所述開(kāi)關(guān)二極管D2的正極接低電平；所述電感L2的另一端與光伏陣列相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管sd2的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl與功率開(kāi)關(guān)管sd2上還分別并接一個(gè)二極管；所述功率開(kāi)關(guān)管sdl與功率開(kāi)關(guān)管sd2組成Boost升壓電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T型三電平三相四橋臂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述直流-交流變換器(DC-AC變換器)連接與直流母線的中性點(diǎn)0，由四個(gè)橋臂組成，所述橋臂分別為第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂；所述第一橋臂包括功率開(kāi)關(guān)管Sal、功率開(kāi)關(guān)管Sa2、功率開(kāi)關(guān)管Sa3及功率開(kāi)關(guān)管Sa4 ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sal的漏極D接高電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sal的源極S分別與功率開(kāi)關(guān)管Sa2的漏極D、功率開(kāi)關(guān)管Sa4的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sa2的源極`S與功率開(kāi)關(guān)管Sa3的源極S相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sa3的漏極D接母線中性點(diǎn)O ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sa4的源極S接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sal的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sa2的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sa3的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sa4的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sal、功率開(kāi)關(guān)管Sa2、功率開(kāi)關(guān)管Sa3、功率開(kāi)關(guān)管Sa4上還分別并接一個(gè)二極管；所述第二橋臂包括功率開(kāi)關(guān)管Sbl、功率開(kāi)關(guān)管Sb2、功率開(kāi)關(guān)管Sb3及功率開(kāi)關(guān)管Sb4 ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sbl的漏極D接高電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sbl的源極S分別與功率開(kāi)關(guān)管Sb2的漏極D、功率開(kāi)關(guān)管Sb4的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sb2的源極S與功率開(kāi)關(guān)管Sb3的源極S相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sb3的漏極D接母線中性點(diǎn)O ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sb4的源極S接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sbl的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sb2的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sb3的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sb4的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sbl、功率開(kāi)關(guān)管Sb2、功率開(kāi)關(guān)管Sb3及功率開(kāi)關(guān)管Sb4上還分別并接一個(gè)二極管；所述第三橋臂包括功率開(kāi)關(guān)管Scl、功率開(kāi)關(guān)管Sc2、功率開(kāi)關(guān)管Sc3及功率開(kāi)關(guān)管Sc4 ;所述功率開(kāi)關(guān)管Scl的漏極D接高電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Scl的源極S分別與功率開(kāi)關(guān)管Sc2的漏極D、功率開(kāi)關(guān)管Sc4的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sc2的源極S與功率開(kāi)關(guān)管Sc3的源極S相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sc3的漏極D接母線中性點(diǎn)O ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sc4的源極S接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Scl的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sc2的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sc3的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sc4的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管Scl、功率開(kāi)關(guān)管Sc2、功率開(kāi)關(guān)管Sc3及功率開(kāi)關(guān)管Sc4上還分別并接一個(gè)二極管；所述第四橋臂包括功率開(kāi)關(guān)管Sdl、功率開(kāi)關(guān)管Sd2、功率開(kāi)關(guān)管Sd3及功率開(kāi)關(guān)管Sd4 ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sdl的漏極D接高電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sdl的源極S分別與功率開(kāi)關(guān)管Sd2的漏極D、功率開(kāi)關(guān)管Sd4的漏極D相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sd2的源極S與功率開(kāi)關(guān)管Sd3的源極S相連接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sd3的漏極D接母線中性點(diǎn)O ;所述功率開(kāi)關(guān)管Sd4的源極S接低電平；所述功率開(kāi)關(guān)管Sdl的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sd2的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sd3的柵極G、功率開(kāi)關(guān)管Sd4的柵極G均空接；所述功率開(kāi)關(guān)管Sdl、功率開(kāi)關(guān)管Sd2、功率開(kāi)關(guān)管Sd3及功率開(kāi)關(guān)管Sd4上還分別并接一個(gè)二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的T型三電平三相四橋臂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述第四橋臂為公共橋臂，用于為不平衡電流或零序電流提供通路；所述第一橋臂、第二橋臂、第三橋臂、第四橋臂均設(shè)有三電平橋臂中點(diǎn)，分別記為A、B、C、N ;所述A、B、C、N四點(diǎn)作為所述直流-交流變換器(DC-AC變換器)的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的T型三電平三相四橋臂光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述濾波電路包括濾波電感L3及濾波電容C3 ;所述濾波電感L3由四個(gè)電感組成，并分別與直流-交流變換器(DC-AC變換器)中的四個(gè)橋臂相連接；所述濾波電容C3由四個(gè)電容組成；所述四個(gè)電容一端并聯(lián)；另一端分別與四個(gè)電感電連接；所述濾波電感L3和濾波電容C3用于改善整個(gè)三相三電平四橋臂逆變器的整體濾波效果，抑制中線電流開(kāi)關(guān)紋波，減小三相輸出電壓的總諧波 失真(THD)值。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK203674732SQ201420000373
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
【發(fā)明者】楊勇, 趙方平, 袁其玉, 李世華, 馮洪風(fēng), 陸永偉 申請(qǐng)人:艾伏新能源科技(上海)股份有限公司