一种光伏并网发电系统的制作方法

本实用新型涉及一种光伏并网发电系统，属于分布式发电与智能电网领域。
背景技术：
：太阳能的利用是缓解全球能源紧缺与环境污染问题的重要途径，光伏发电就是近年来研究的热点之一。采用目前成熟的电力电子变流技术可将太阳能转换成电能，进而实现电压变换与功率控制。Z源逆变器以其独特的阻抗网络具有可实现直流侧升压变换、允许逆变器桥臂工作于直通状态等优点，因此，无需在控制信号中插入死区时间提高逆变器输出电能质量及系统的稳定性，特别适用于可再生能源发电系统所发出电能的电压低且波动大的特点，具有广阔的应用前景。但Z源逆变器也具有一定的局限性：1、升压因子较小，升压能力十分有限；2、输入电流断续，直流电压利用率低；3、启动初期易造成阻抗网络电感电容谐振，从而造成严重的启动冲击。技术实现要素：本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，发明了一种光伏并网发电系统，由光伏阵列、Boost升压电路、改进型Z源网络、PWM逆变桥、滤波电感、配电网六部分组成。Boost升压电路实现光伏阵列输出最大功率跟踪。改进型Z源网络在传统Z源逆变网络的基础上，增加1个有源开关器件和电感，结合传统Z源阻抗网络中的输入二极管在前级构成一个等效Boost电路，以提高升压能力；同时由于电感的加入，启动过程中限制了启动冲击电流，且保证了PWM逆变桥输入电流的连续。该系统启动过程平缓，输出电能质量好、系统效率高。本实用新型的技术方案为：一种光伏并网发电系统，包括光伏阵列、Boost升压电路、改进型Z源网络、PWM逆变桥、滤波电感、配电网；光伏阵列、Boost升压电路、改进型Z源网络、PWM逆变桥、滤波电感、配电网依次连接，光伏阵列输出的直流电能变换成为交流电能并入配电网；Boost升压电路包括光伏侧储能电容C0、Boost升压电感L0、Boost升压电路开关器件S0、Boost升压电路二极管VD0、直流侧储能电容Cd；改进型Z源网络包括电感Lb、开关器件Sb及其反并联二极管VDb、二极管VDin、电感L1和L2、电容C1和C2；PWM逆变桥由四个开关器件S1～S4及其各自的反并联二极管VD1～VD4组成；光伏阵列与光伏侧储能电容C0并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L0相连，Boost升压电感L0另一端与Boost升压电路开关器件S0的集电极、Boost升压电路二极管VD0的阳极相连，Boost升压电路二极管VD0的阴极与直流侧储能电容Cd的一端、电感Lb的一端相连，电感Lb的另一端与开关器件Sb的集电极、反并联二极管VDb的阴极、二极管VDin的阳极相连，二极管VDin的阴极与电感L1的一端、电容C1的一端相连，电感L1的另一端与电容C2的一端、开关器件S1的集电极、反并联二极管VD1的阴极、开关器件S3的集电极、反并联二极管VD3的阴极相连，电容C2的另一端与电感L2的一端、开关器件Sb的发射极、反并联二极管VDb的阳极、直流侧储能电容Cd的另一端、Boost升压电路开关器件S0的发射极、光伏阵列输出负极相连，电容C1的另一端与电感L2的另一端、开关器件S2的发射极、反并联二极管VD2的阳极、开关器件S4的发射极、反并联二极管VD3的阳极相连；开关器件S1的发射极与反并联二极管VD1的阳极、开关器件S2的集电极、反并联二极管VD2的阴极相连，此节点记为A点；开关器件S3的发射极与反并联二极管VD3的阳极、开关器件S4的集电极、反并联二极管VD4的阴极相连，此节点记为B点；滤波电感Lf的一端接至A点，另一端与配电网相连，配电网的另一侧接至B点。本实用新型的有益效果为：1、无需在控制信号中插人死区时间提高逆变器输出电能质量及系统的稳定性；2、升压能力较强，特别适用于可再生能源发电系统所发出电能的电压低且波动大的特点；3、PWM逆变桥输入电流为连续电流；4、系统启动过程平缓，输出电能质量好、系统效率高。附图说明图1为本实用新型结构示意图。图2为非直通状态下本实用新型等效电路图。图3为直通状态下本实用新型等效电路图。具体实施方式下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案做进一步阐述，但不限于此。如图1所示，一种光伏并网发电系统结构示意图，包括光伏阵列、Boost升压电路、改进型Z源网络、PWM逆变桥、滤波电感、配电网；光伏阵列、Boost升压电路、改进型Z源网络、PWM逆变桥、滤波电感、配电网依次连接，光伏阵列输出的直流电能变换成为交流电能并入配电网；Boost升压电路包括光伏侧储能电容C0、Boost升压电感L0、Boost升压电路开关器件S0、Boost升压电路二极管VD0、直流侧储能电容Cd；改进型Z源网络包括电感Lb、开关器件Sb及其反并联二极管VDb、二极管VDin、电感L1和L2、电容C1和C2；PWM逆变桥由四个开关器件S1～S4及其各自的反并联二极管VD1～VD4组成；光伏阵列与光伏侧储能电容C0并联连接，光伏阵列输出正极与Boost升压电感L0相连，Boost升压电感L0另一端与Boost升压电路开关器件S0的集电极、Boost升压电路二极管VD0的阳极相连，Boost升压电路二极管VD0的阴极与直流侧储能电容Cd的一端、电感Lb的一端相连，电感Lb的另一端与开关器件Sb的集电极、反并联二极管VDb的阴极、二极管VDin的阳极相连，二极管VDin的阴极与电感L1的一端、电容C1的一端相连，电感L1的另一端与电容C2的一端、开关器件S1的集电极、反并联二极管VD1的阴极、开关器件S3的集电极、反并联二极管VD3的阴极相连，电容C2的另一端与电感L2的一端、开关器件Sb的发射极、反并联二极管VDb的阳极、直流侧储能电容Cd的另一端、Boost升压电路开关器件S0的发射极、光伏阵列输出负极相连，电容C1的另一端与电感L2的另一端、开关器件S2的发射极、反并联二极管VD2的阳极、开关器件S4的发射极、反并联二极管VD3的阳极相连；开关器件S1的发射极与反并联二极管VD1的阳极、开关器件S2的集电极、反并联二极管VD2的阴极相连，此节点记为A点；开关器件S3的发射极与反并联二极管VD3的阳极、开关器件S4的集电极、反并联二极管VD4的阴极相连，此节点记为B点；滤波电感Lf的一端接至A点，另一端与配电网相连，配电网的另一侧接至B点。Boost升压电路实现光伏阵列输出最大功率跟踪。改进型Z源网络在传统Z源逆变网络的基础上，增加1个有源开关器件和电感，结合传统阻抗网络中的输入二极管在前级构成一个等效Boost电路，以提高升压能力；同时由于电感的加入，启动过程中限制了启动冲击电流，且保证了PWM逆变桥输入电流的连续。为简化分析，做如下假设：1、器件均为理想工作状态；2、光伏阵列、Boost升压电路等效为一直流电压源E。在上述假设基础上，本实用新型的等效电路图如图2和图3中所示：图2所示为非直通状态下本实用新型等效电路图，图3所示为直通状态下本实用新型等效电路图。当改进型Z源网络工作于有效状态以及传统的0状态时，此时PWM逆变桥的输入电流受并网电流控制，因此，PWM逆变桥可用一个电流源等效，其两端输入电压称之为直流链电压，记为udc，因此，将有效状态与传统的0状态称为非直通状态，等效电路如图2所示。电感L1、L2和电容C1、C2分别具有相同的电感量L和电容量C，阻抗网络对称，有如下关系式(Ⅰ)成立：uC1=uC2=uCuL1=uL2=uL---(I)]]>式(Ⅰ)中，uC1、uC2、uL1、uL2分别为电容C1、电容C2、电感L1、电感L2两端电压。在非直通状态下，开关器件Sb关断，二极管VDin导通，此时电感L1上的电压为：uL＝uC-udc(Ⅱ)。电感Lb上的电压为：uLb＝E-uC-uL(Ⅲ)。由式(Ⅱ)和式(Ⅲ)可得：uLb＝E-2uC+udc(Ⅳ)。当PWM逆变桥的同一桥臂的两个开关器件同时导通的状态称为直通状态，此时PWM逆变桥可用一条短路线等效，直流链电压udc为0，如图3所示。此时闭合开关器件Sb，迫使二极管Din关断，此时电感L1上的电压为：uL＝uC(Ⅴ)。电感Lb上的电压为：uLb＝E(Ⅵ)。根据电感的伏-秒平衡关系，即在一个开关周期Ts中，电感两端的电压的平均值为0，因此，令直通占空比为D0，那么有效状态的持续时间为(1-D0)Ts，而直通状态的时间为D0Ts，结合式(Ⅱ)～式(Ⅵ)，可得改进型Z源并网逆变器的直流链电压udc以及Z源网络电容电压uC与直流侧输入电压E之间的关系：udc=1(1-2D0)(1-D0)Euc=(1-D0)udc=11-2D0E---(VII).]]>定义本实用新型中改进型Z源网络的升压因子为B′，则有：B′=1(1-2D0)(1-D0)---(VIII).]]>传统Z源网络的升压因子为B＝1/(1-2D0)，将其与式(Ⅷ)相比可见，改进型Z源网络相对于传统Z源网络在升压能力上有较大提高，而对于相同的配电网侧电压，改进型Z源网络可以将直通占空比D0控制在较小的范围，以减小逆变器开关器件的开关应力，保证良好的输出电能质量。当前第1页1 2 3