一种基于多相逆变单元的光伏发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种基于多相逆变单元的光伏发电系统。
【背景技术】
[0002]随着我国光伏行业的蓬勃发展，集中式逆变器以其高效率、低成本、易维护等优点已经在我国大批量的应用。但随着大功率集中式逆变器技术的不断发展，国家相关标准的出台，对逆变器的谐波提出了明确的要求，即要求并网逆变器输出的谐波必须低于3%。为了达到这个标准，传统两电平逆变器如图1所示系统框图，只能通过增加后级滤波器感量和系统开关频率来实现，然而在单机电流应力不变的前提下，提高后级滤波器感量势必会引起电感成本增加，并且电感噪音和电感体积都会大幅上升，同时增加开关频率对开关管的应力提出了更高的要求，而目前开关管很难满足要求。为了满足标准的要求，同时克服两电平中存在的问题，行业内将逆变器的拓扑形式转向多电平。但是在大功率场合，受多电平逆变器中单管容量的限制，多电平逆变器需要多机并联运行，但是多机并联模式控制方式较为复杂，故障率较高，并且产业化程度低，成本居高不下。
[0003]另外，为了追求最大的电能转化效率，业主希望集中式逆变器具有多路MPPT的功能，传统的两电平集中式逆变器受拓扑结构的限制，无法解决该问题。目前该问题的解决方式只有靠模块化并联技术实现，但是，模块化并联技术的产业化有待进一步加强。
【发明内容】
[0004]本发明针对目前电气设备中散热系统所存在的问题，提出了一种基于多相逆变单元的光伏发电系统，有效减小输出谐波(THD)含量及输出滤波参数，使得开关管的电流应力较小。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]—种基于多相逆变单元的光伏发电系统，包括依次连接的直流输入单元、多相逆变单元、交流滤波单元和变压器单元；所述直流输入单元为一组或并列的两组光伏阵列；所述多相逆变单元由N组相数彡6的IGBT或M0SFET组成NPC型半桥单元并联组成，其各相之间的相差为360/N度；所述多相逆变单元的直流输入端接一组光伏阵列时，光伏阵列的PV+和PV-分别接多相逆变单元直流输入侧P端和N端，所述多相逆变单元的直流输入端接两组光伏阵列时，两组光伏阵列的PV1+和PV1-分别接多相逆变单元直流侧P端和0端，PV2+与PV2-分别接多相逆变单元直流侧0端和N端；所述交流滤波单元是由多相逆变单元中各相的输出端分别串联的滤波电感以及多相逆变单元相邻相之间跨接的滤波电容组成；每一组交流滤波单元连同后级变压器单元的变压器漏感等效为LCL滤波器；所述变压器单元原边根据多相逆变单元的输出相数给出对应的线包，每相线包的首端和末端分别按相序接到多相逆变器单元输出相应的相。
[0007]所述多相逆变单元的每组NPC型半桥单元上还并联有一组或多组NPC型半桥单J L o
[0008]所述多相逆变单元的调制方式为层叠载波与移相载波相结合的方式。
[0009]当多相逆变单元为六相时，相序依次为A、X、B、Y、C、Z，所述多相逆变单元的调制方式为:其中A相正半周由0度正极载波调制，A相负半周由0度负极载波调制，X相正半周由180度正极载波调制，X相负半周由180度负极载波调制，A相调制波与X相调制波互差180度；其余B相与Y相、C相与Z相的调制方法与A、X相类似，只是调制波按之前所述的相位关系发生变化。
[0010]所述多相逆变单元的输出相电压UAX是通过A相三电平波形与X相三电平波形作差，其输出相电压υΑΧ波形呈现5电平PWM电压波形，电平数量翻倍。
[0011]和现有技术相比较，本发明具备如下优点:
[0012](1)本发明的拓扑结构中，逆变单元由多相逆变桥臂并联组成，并且每相输出均采用双臂调制输出，所以输出电平数多，可有效减小输出谐波(THD)含量及输出滤波参数。
[0013](2)本发明中逆变单元采用了多相桥臂并联的形式，使得开关管的电流应力较小。
[0014](3)由于拓扑结构中直流输入可接入两路光伏组件，所以该系统可实现两路MPPT功能。
【附图说明】
[0015]图1传统集中式逆变器系统原理图。
[0016]图2多相逆变系统原理图。
[0017]图3新型逆变单元基本拓扑。
[0018]图4多相逆变系统变压器单元原理图。
[0019]图5基本逆变单元发波调制方式。
[0020]图6基本逆变单兀输出相电压。
[0021]图7新型逆变单元改进拓扑。
[0022]图8改进逆变单元发波调制方式。
[0023]图9改进逆变单元输出相电压。
【具体实施方式】
[0024]如图2所示为多相逆变系统原理图，如图所示，一种基于多相逆变单元的光伏发电系统，包括依次连接的直流输入单元、多相逆变单元、交流滤波单元和变压器单元。
[0025]如图3所示为多相逆变单元基本拓扑图，所述直流输入单元可以是一路或两路光伏阵列并列接入其后级的多相逆变单元的直流输入端。所述多相逆变单元的直流输入端接一组PV阵列时，其PV+与PV-分别接多相逆变单元直流输入侧P、N端，所述多相逆变单元的直流输入端接两组PV阵列时，其PV1+与PV1-分别接多相逆变单元直流侧P、0端，PV2+与PV2-分别接多相逆变单元直流侧0、N端。
[0026]所述多相逆变单元由N组(相数彡6) IGBT或M0SFET组成NPC型半桥单元组成。其各相之间的相差为360/N度。
[0027]所述多相逆变单元后级接有交流输出滤波单元。该滤波单元是由多相逆变单元中各相的输出端分别串联一滤波电感和相邻相之间跨接一滤波电容组成。每一组交流滤波单元连同后级变压器单元的变压器漏感等效为LCL滤波器。
[0028]所述输出滤波单元后级接入并网变压器。所述变压器单元原边根据多相逆变单元的输出相数给出对应的线包，每相线包的首端和末端分别按相序接到多相逆变器单元输出相应的相。
[0029]图4为多相逆变