五相光伏逆变器预组装分站房及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及光伏发电领域，具体设及一种五相光伏逆变器预组装分站房及其控制 方法。
【背景技术】
[0002] 太阳能具有安全、清洁和资源普遍性等优点，能够成为替代化石能源主要的可再 生能源。太阳能光伏发电在其开发研究、市场开拓W及产业化制造技术早已作为全球各国 激烈竞争的焦点。
[0003] 地面光伏发电系统通常是由光伏阵列、汇流箱、光伏逆变器、箱式变电站和升压站 五部分组成。此系统应用于光伏发电系统时，存在着集成化程度低、设备故障率高等缺陷。 随着光伏产业的规模化发展，光伏逆变器和箱式变电站组合而成的预组装分站房已成为现 代光伏产业时代发展的趋势。
[0004] 但是，传统的预组装分站房在实际运行过程中仍然有着容量小、转化效率低等缺 点，运已经成为制约光伏电站向智能化、模块化发展的瓶颈。同时，由于电力电子器件的广 泛应用使得供电系统不再受传统的S相供电相数的限制，多相系统(相数多于S相的系统） 得到了广泛关注。多相系统提高了整个系统的输出功率，特别适合应用与电力机车牵引、船 舶电力推进、航空航天等领域。
[0005] 目前的分站房的缺陷具体表现在：
[0006] 首先，传统的预组装分站房要求调试人员必须在设备内部对逆变器进行调试，威 胁人员的人身安全；
[0007] 其次，二次控制系统采用单片机技术或DSP控制技术，其主控板受到布局结构、制 版工艺和器件质量等因素的影响明显，抗干扰能力差，不易扩展，事故率较高，对周围环境 依赖性强，开发周期长。
[000引再次，=相逆变桥逆变的缺陷:①、逆变器将直流电转换为工频交流电时，谐波含 量高，转换效率低;②、逆变器的容量小，不适于大规模、大容量的光伏阵列。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种五相光伏逆变器预组装分站房及其控制方法，从而解决 上述现有技术中存在的问题。
[0010] 为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种五相光伏逆变器预组装 分站房，所述五相光伏逆变器预组装分站房包括五项光伏逆变器、变压器、逆变器室W及变 压器室，其中所述光伏逆变器设置于所述逆变器室内，所述变压器设置于所述变压器室内， W及所述逆变器室和所述变压器室之间通过铜排连接；W及所述五相光伏逆变器包括直流 断路器、DC/DC变换器、五相逆变桥、五相滤波器W及交流断路器，其中，所述直流断路器的 输出端与所述DC/DC变换器的输入端电连接，所述DC/DC变换器的输出端与所述五相逆变桥 的输入端电连接，所述五相逆变桥的输出端与所述五相滤波器电连接，W及所述五相滤波 器与所述交流断路器电连接。
[0011] 较佳地，所述五相光伏逆变器具有1/4工作方式和2/3工作方式;其中
[0012] 所述1/4工作方式是指在某一时刻，所述五相逆变桥的上桥臂有一相导通，下桥臂 有四相导通，或所述五相逆变桥的上桥臂有四相导通，下桥臂有一相导通；W及
[0013] 所述2/3工作方式是指在某一时刻，所述五相逆变桥的上桥臂有两相导通，下桥臂 有=相导通，或所述五相逆变桥的上桥臂有=相导通，下桥臂有两相导通。
[0014] 较佳地，在所述1/4工作方式和2/3工作方式中，上桥臂导通的相相邻，W及下桥臂 导通的相相邻。
[0015] 较佳地，所述五相光伏逆变器还包括SPWM模块和PMU模块，其中所述SPWM模块通过 控制线与所述五相逆变桥连接，所述PMU模块通过信号线与所述SPWM模块连接，运行时，所 述PMU模块发送指令给所述SPWM模块，所述SPWM模块控制五相逆变桥的IGBT管通断，从而得 到期望的电压信号。
[0016] 较佳地，所述PMU模块和SPWM模块与电源电连接。
[0017] 较佳地，所述SPWM模块设有执行W下过程的电路：
[001引 （1)建立五相光伏逆变器的开关方程：S =[Sa，Sb，Sc，Sd，Se]，其中，Sk= 1表示光伏 逆变器a相桥臂上开关导通、下开关关断，Sk = O表示上开关关断、下开关导通，其中k = a，b， c，d，或e;
[0019] (2)建立五相光伏逆变器的极电压方程:Uk〇 = S山d-Ud/2;
[0020] (3)建立五相光伏逆变器的电压矢量方程：
[0021] (4)求出五相光伏逆变器的32个电压矢量，该32个电压矢量包括大矢量化i，i为>1 且。0的整数，中矢量UmjJ为M且。0的整数，小矢量Usn，n为M且。0的整数，W及两 个零矢量化，其中该32个电压矢量分布成10个扇区，每一个扇区包括两个大矢量、两个中矢 量、两个小矢量W及一个零矢量；
[0022] (5)合成参考电压Uref:设参考电压Uref位于第k个扇区，选择UL(k+l)、UMk、UM(k+2瓜及 一个零矢量来合成参考电压Uref ;
[002；3] (6)求出电压UL(k+l)、UMk、UM(k+2瓜及Uo的作用时间。
[0024] 较佳地，所述五相光伏逆变器还包括直流EMC滤波器，所述直流EMC滤波器设置在 所述直流断路器与所述DC/DC变换器之间，其中所述直流EMC滤波器的输入端与所述直流断 路器的输出端电连接，W及所述直流EMC滤波器的输出端与所述DC/DC变换器的输入端电连 接。
[0025] 较佳地，所述五相光伏逆变器还包括交流EMC滤波器，所述交流EMC滤波器设置于 所述五相滤波器和所述交流断路器之间，其中所述交流EMC滤波器的输入端与所述五相滤 波器的输出端电连接，W及所述交流EMC滤波器的输出端与所述交流断路器的输入端电连 接。
[0026] 根据本发明的另一方面，还提供了一种五相光伏逆变器预组装分站房的控制方 法，所述方法包括W下步骤：
[0027] (1)建立五相光伏逆变器的开关方程:5=权，乱，5。，5<1，56]，其中，51^=1表示光伏 逆变器a相桥臂上开关导通，下开关关断；Sa = O表示上开关关断，下开关导通，k = a、b、c、d 或e;
[002引 （2)建立五相光伏逆变器的极电压方程:化日=S山d-Ud/2;
[0029] (3)建立五相光伏逆变器的电压矢量方程：
[0030] (4)求出五相光伏逆变器的32个电压矢量，该32个电压矢量包括大矢量化i，i为>1 且。0的整数，中矢量UmjJ为M且。0的整数，小矢量Usn，n为M且。0的整数，W及两 个零矢量化，其中该32个电压矢量分布成10个扇区，每一个扇区包括两个大矢量、两个中矢 量、两个小矢量W及一个零矢量；
[00川 （5)合成参考电压Uref:设参考电压Uref位于第k个扇区，选择UL(k+l)、UMk、UM(k+2瓜及 一个零矢量化来合成参考电压Uref ;
[00创 （6)求出电压UL(k+l)、UMk、UM(k+2瓜及Uo的作用时间。
[00削较佳地，通过W下步骤求出电压化(k+l)、UMk、UM(k+2瓜及化的作用时间：
[0034]设在一个开关周期Ts内第k个矢量的作用时间为化，建立第k个扇区内矢量平衡方 程：
[0036] 从而求出!！(k+DJw+sAJMk 和 To。
[0037] 较佳地，电压化化+1)、1^、机扣2诚及1]日的作用顺序为：1^一化化+1)一机化+2)一1]〇一 UM(k+2) 一 化化+。一 UMko
[003引较佳地，当所述Uref位于第一个扇区时，电压UMi、UL2、UM3和Uo的作用顺序为UMl (10000)一UL2( 11000)一醒3(01000)一Uo(OOOOO)一UMs(O1000 )一UL2( 11000)一UMi(1000 O)。
[0039] 本发明的五相光伏逆变器具备如下优点：
[0040] (1)五相控制系统比传统S相系统的调制指数大，因此五相光伏逆变器的线性调 制范围更大，直流电源利用率更高；
[0041] (2)五相光伏逆变器输出电压及电流中的谐波分量降低；
[0042] (3)当五相中的一相或几相发生故障时，通过适当的控制，光伏逆变器仍可W将功 率启动和运行，系统可靠性高；
[0043] (4)最大限度地提高光伏逆变器的转化效率和并网容量。
【附图说明】
[0044] 图1是本发明五相光伏逆变器预组装分站房的拓扑结构图；
[0045] 图2是本发明五相光伏逆变器预组装分站房的侧面示意图；
[0046] 图3是本发明五相光伏逆变器预组装分站房的平面示意图；
[0047] 图4是本发明五相光伏逆变器的拓扑结构图；