光伏逆变有源滤波一体机及分布式能源系统的制作方法

本实用新型属于新能源发电技术领域，具体涉及一种光伏逆变有源滤波一体机及分布式能源系统。

背景技术：

随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波污染治理的问题越来越受到各国的重视。apf(activepowerfilter，有源电力滤波器)是一种用于谐波动态抑制、无功补偿的新型电力电子装置，它不仅能够对不同大小和频率的谐波进行快速动态跟踪补偿，而且还能够补偿无功和不平衡，因此在工业和商业场合有着广泛的应用。

在世界范围内，无论是从经济社会走可持续发展之路的高度，还是从保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，发展新能源具有非常重要的意义。光伏逆变器是光伏系统中的核心器件，用于将光伏组件所发出的直流电转变成正弦波电流，接入负载或者并入到电网中，其在整个光伏电站发挥着重要作用。

然而，现有的光伏逆变器不具备谐波抑制和无功补偿的功能，apf不具备光伏逆变的功能。

技术实现要素：

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本实用新型提供了一种光伏逆变有源滤波一体机及分布式能源系统。

根据本实用新型实施例的第一方面，本实用新型提供了一种光伏逆变有源滤波一体机，其包括dc/dc变换器和dc/ac变流器；所述dc/dc变换器的输入端用于连接光伏板，其输出端与所述dc/ac变流器连接，所述dc/ac变流器用于连接非线性负载和电网；光伏板产生的直流电通过所述dc/dc变换器升压后连接到所述dc/ac变流器的直流侧，经过所述dc/ac变流器逆变产生正弦交流电后并联到公共电网。

上述光伏逆变有源滤波一体机中，所述dc/dc变换器包括第一电感、第一igbt和第二igbt；所述第一电感的一端与所述光伏板的正极连接，其另一端与所述第一igbt的集电极连接，所述第一igbt的发射极与所述第二igbt的集电极连接，所述第一igbt的集电极与所述dc/ac变流器连接，所述第二igbt的发射极与所述光伏板的负极连接。

进一步地，所述dc/ac变流器采用三相全桥逆变电路。

更进一步地，所述三相全桥逆变电路包括三相全桥逆变电路包括第一电容、第三igbt、第四igbt、第五igbt、第六igbt、第七igbt、第八igbt、第二电感、第三电感、第四电感、第二电容、第三电容和第四电容；

所述第一电容的一端与所述第一igbt的集电极连接，其另一端与所述第二igbt的发射极连接；

所述第三igbt的发射极与所述第四igbt的集电极连接，所述第五igbt的发射极与所述第六igbt的集电极连接，所述第七igbt的发射极与所述第八igbt的集电极连接；所述第三igbt的集电极、第五igbt的集电极和第七igbt的集电极均与所述第一igbt的集电极连接；所述第四igbt的发射极、第六igbt的发射极和第八igbt3的发射极均与所述第二igbt的发射极连接；

所述第二电感的一端与所述第三igbt的发射极连接，所述第三电感的一端与所述第五igbt的发射极连接，所述第四电感的一端与所述第七igbt的发射极连接；所述第二电感的另一端、第三电感的另一端和第四电感的另一端分别对应与所述电网的三相交流电源连接；所述第二电感的另一端、第三电感的另一端和第四电感的另一端分别对应连接有所述第二电容、第三电容和第四电容。

上述光伏逆变有源滤波一体机中，所述光伏逆变有源滤波一体机用于分布式能源系统中，且各所述光伏逆变有源滤波一体机分布设置在谐波源聚集点处。

进一步地，所述光伏逆变有源滤波一体机用于对谐波源聚集点处的电压畸变进行抑制。

根据本实用新型实施例的第二方面，本实用新型还提供了一种分布式能源系统，其包括至少两个非线性负载以及上述任一项所述的光伏逆变有源滤波一体机，各所述非线性负载分散连接在电网线路上，所述光伏逆变有源滤波一体机分布设置在电网线路的谐波源聚集点处。

根据本实用新型的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本实用新型提供的光伏逆变有源滤波一体机通过设置dc/dc变换器和dc/ac变流器，光伏板产生的直流电通过dc/dc变换器升压后连接到dc/ac变流器的直流侧，经过dc/ac变流器逆变产生正弦交流电后并联到公共电网，本实用新型既能够实现光伏逆变器的功能，而且使光伏最大功率跟踪的范围更宽，又能够实现谐波抑制和无功补偿的功能。另外，将本实用新型提供的光伏逆变有源滤波一体机用在分布式能源系统中，能够实现多台光伏逆变有源滤波一体机的容量共享。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本实用新型的说明书的一部分，其示出了本实用新型的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。

图1为本实用新型实施例提供的一种光伏逆变有源滤波一体机的原理图。

图2为本实用新型实施例提供的一种光伏逆变有源滤波一体机的电路图。

图3为本实用新型实施例提供的一种光伏逆变有源滤波一体机的应用场景示意图。

附图标记说明：

1、光伏板；

2、dc/dc变换器；

21、第一电感；22、第一igbt；23、第二igbt；

3、dc/ac变流器；

301、第一电容；302、第三igbt；303、第四igbt；304、第五igbt；305、第六igbt；306、第七igbt；307、第八igbt；308、第二电感；309、第三电感；310、第四电感；311、第二电容；312、第三电容；313、第四电容；

4、非线性负载；5、电网。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本实用新型所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本实用新型内容的实施例后，当可由本实用新型内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本实用新型内容的精神与范围。

本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本实用新型，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本实用新型的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本实用新型的描述上额外的引导。

图1为本实用新型实施例提供的一种光伏逆变有源滤波一体机的原理图。

本实用新型提供的光伏逆变有源滤波一体机将光伏逆变器和apf结合起来，既能够实现光伏逆变器的功能，而且使光伏最大功率跟踪的范围更宽，又能够实现谐波抑制和无功补偿的功能。另外，将本实用新型提供的光伏逆变有源滤波一体机用在分布式能源系统中，能够实现多台光伏逆变有源滤波一体机的容量共享。

如图1所示，本实用新型实施例提供的光伏逆变有源滤波一体机与光伏板1配合使用，其包括dc/dc变换器2和dc/ac变流器3。其中，dc/dc变换器2的输入端与光伏板1连接，其输出端与dc/ac变流器3连接，dc/ac变流器3用于连接非线性负载4和电网5。光伏板1产生的直流电通过dc/dc变换器2升压后连接到dc/ac变流器3的直流侧，经过dc/ac变流器3逆变产生正弦交流电后并联到公共电网5。

本实用新型实施例提供的光伏逆变有源滤波一体机通过dc/dc变换器2和dc/ac变流器3不仅能够将光伏板1的直流电转换成正弦交流电，实现光伏逆变器的功能；还能够抑制电网5中由于非线性负载4的存在而产生的谐波，实现apf的功能；这样只需要一台光伏逆变有源滤波一体机能够解决一台光伏逆变器和一台apf两台设备一起才能解决的问题，而且mppt(maximumpowerpointtracking，最大功率点跟踪)的范围更宽。

图2为本实用新型实施例提供的一种光伏逆变有源滤波一体机的电路图。

如图2所示，dc/dc变换器2包括第一电感21、第一igbt22(insulatedgatebipolartransistor，绝缘栅双极型晶体管)和第二igbt23。第一电感21的一端与光伏板1的正极连接，其另一端与第一igbt22的集电极连接，第一igbt22的发射极与第二igbt23的集电极连接，第一igbt22的集电极与dc/ac变流器3连接，第二igbt23的发射极与光伏板1的负极连接。

dc/dc变换器2对光伏板1产生的直流电进行升压，以满足dc/ac变流器3的直流侧输入电压的需求。光伏板1经过dc/dc变换器2升压之后，可以使光伏最大功率点跟踪的范围更宽，可以达到几十到几百伏的范围，可以使用较少的光伏板1，就能够实现系统功能，进而降低初期成本，使系统更加稳定。

如图2所示，dc/ac变流器3采用三相全桥逆变电路。具体地，三相全桥逆变电路包括第一电容301、第三igbt302、第四igbt303、第五igbt304、第六igbt305、第七igbt306、第八igbt307、第二电感308、第三电感309、第四电感310、第二电容311、第三电容312和第四电容313。

其中，第一电容301并联在第一igbt22和第二igbt23的两端，第一电容301的一端与第一igbt22的集电极连接，其另一端与第二igbt23的发射极连接。

第三igbt302的发射极与第四igbt303的集电极连接，第五igbt304的发射极与第六igbt305的集电极连接，第七igbt306的发射极与第八igbt307的集电极连接。第三igbt302的集电极、第五igbt304的集电极和第七igbt306的集电极均与第一igbt22的集电极连接。第四igbt303的发射极、第六igbt305的发射极和第八igbt307的发射极均与第二igbt23的发射极连接。

第二电感308的一端与第三igbt302的发射极连接，第三电感309的一端与第五igbt304的发射极连接，第四电感310的一端与第七igbt306的发射极连接；第二电感308的另一端、第三电感309的另一端和第四电感310的另一端分别对应与电网5的三相交流电源连接。第二电感308的另一端、第三电感309的另一端和第四电感310的另一端分别对应连接有第二电容311、第三电容312和第四电容313。

三相全桥逆变电路能够抑制电网5中由于非线性负载4的存在而产生的谐波。

图3为本实用新型实施例提供的一种光伏逆变有源滤波一体机的应用场景示意图。

如图3所示，在分布式能源系统中，小型分散型的非线性负载4越来越多。传统的针对大容量非线性负载4集中补偿的方式，已经不满足现有实际电网5的需求。

传统的apf一般用来为位置接近的大容量非线性负载4提供等量、反相的谐波电流，阻止其谐波电流流入电网5。大多数apf只能补偿本地电流负载，而不能够辅助减轻已经存在的电网5电压畸变，甚至这些基于瞬时无功功率理论的apf在电网5电压畸变或不平衡时会产生更多的谐波畸变。

本实用新型光伏逆变有源滤波一体机为分布式谐波补偿装置。通过在谐波源聚集点安装本实用新型提供的光伏逆变有源滤波一体机，能够使光伏最大功率点跟踪的范围更宽，可以实现几十到几百伏的范围。

传统的有源滤波器实时检测负载电流，通过内部计算和控制，对负载谐波电流进行补偿，从而实现滤波功能。而在本实用新型中，本实用新型提供的光伏逆变有源滤波一体机通过检测谐波源聚集点处的电压，在dc/dc变换器2和dc/ac变流器3的协调控制下，实现对谐波源聚集点处电压畸变的抑制。

如图3所示，通过谐波源聚集点a、点b和点c安装本实用新型提供的光伏逆变有源滤波一体机，在优先本地谐波补偿的基础上，可以控制点a、点b和点c的电压畸变，原本需要通过一台较大功率的apf解决的谐波抑制问题，通过三台较小功率的光伏逆变有源滤波一体机不仅能够解决谐波抑制问题，而且三台较小功率的光伏逆变有源滤波一体机距离谐波源更近，能够更好地抑制谐波；另外，多台光伏逆变有源滤波一体机利用剩余容量辅助补偿网络谐波，能够实现多台光伏逆变有源滤波一体机容量共享的目的；这样能够降低用户的成本，具有广阔的应用前景。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。