[发明专利]基于三相多分裂变压器的CHB级联型光伏逆变电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种CHB级联型光伏逆变电路，尤其涉及一种基于三相多分裂变压器的CHB级联型光伏逆变电路。

背景技术

目前，大功率光伏电站运行的逆变装置大都采用两电平三相半桥逆变拓扑，输出接隔离变压器的电路结构。两电平三相半桥逆变拓扑简单，易于控制，但存在以下缺点：1.输出两电平的谐波含量高，需要LC或LCL滤波器，增大了逆变装置的体积和重量，效率比多电平逆变器低，并会出现LC谐振的现象。2.大功率光伏组件占地面积大，采用一个MPPT控制，组件供电不匹配对系统发电效率的影响大。3.输出功率超过500kVA时，IGBT并联的个数较多，需解决均流、散热等技术问题。4.太阳组件的绝缘电压提高后，关键器件IGBT、母线电容的耐压值随之提高，导致成本大幅度提高。

为解决两电平拓扑的固有缺陷，多电平逆变器在高压、大功率场合的应用受到了广泛的关注，其多电平叠加的电路拓扑，有利于减少谐波含量，极大的减小了所需滤波器件的体积重量。多电平逆变器的电路拓扑可分为二极管箝位型、飞跨电容型以及具有独立直流电压源的CHB（Cascaded H-Bridge级联H桥）级联型。第三种CHB级联型逆变拓扑不需要前两种电路所需的箝位二极管和飞跨电容，结构简单，易于模块化。

CHB级联型多电平逆变拓扑可应用在大功率光伏行业，具有多路独立MPPT算法最优化，可最大程度减小组件供电不匹配造成的影响，提高光伏电站整体的发电效率；多电平叠加拓扑及SPWM调试方式可成倍的降低系统开关频率，使输出谐波含量小，无需LC滤波器，消除存在于大功率光伏系统的LC谐振现象；输出可直接接入中压电网等优点。采用CHB级联型多电平拓扑的光伏逆变器，在电站运行的主要局限在于：太阳能组件、线缆及真空开关等器件的对地绝缘电压为1000V，无法满足CHB级联型多电平光伏逆变器输入高压的应用条件。大幅度的提升系统绝缘等级需要的成本较高，且研发生产周期较长。为解决以上技术瓶颈，将CHB级联型多电平逆变拓扑的优势充分发挥出来，发明了一种采用三相多分裂变压器的CHB级联型光伏逆变电路。

 

发明内容

本发明解决的技术问题是：构建一种基于三相多分裂变压器的CHB级联型光伏逆变电路，克服现有技术CHB级联型多电平逆变拓扑在电站运行，光伏组件、线缆及真空开关等器件对地绝缘耐压为1000V的技术问题。

本发明的技术方案是：构建一种基于三相多分裂变压器的CHB级联型光伏逆变电路，包括三相多分裂变压器和多个CHB级联型逆变单元，所述CHB级联型逆变单元包括直流母线，所述多个CHB级联型逆变单元的直流母线与多路独立的光伏组件分别连接，所述每个逆变单元与的所述三相分裂变压器之间设置滤波电感Lf，其感值较小，可由三相分裂变压器的漏感代替，所述每个逆变单元为单相全桥电路拓扑，将独立直流母线转换为方波后，由滤波电感Lf将方波滤成含有谐波分量的正弦波，该正弦波接入所述三相多分裂变压器，通过磁耦合的方式将该正弦波串联叠加起来。

本发明的进一步技术方案是：采用载波移相的SPWM调制技术将独立直流母线转换为方波。

本发明的进一步技术方案是：所述载波移相的角度与H桥的级联个数n有关，n个H桥的左桥臂的三角波载波依次滞后（π/n）°，右桥臂的三角波载波应超前左桥臂180°，每相左、右桥臂采用同一正弦波进行调制，对于三相正弦，每相正弦调制波依次滞后120°。

本发明的进一步技术方案是：所述三相多分裂变压器包括铁芯、线圈和支撑架，所述线圈为三相，每相线圈的铁芯轴向上设有多个绕组，每个绕组中由外到内依次设有一次侧线圈、二次侧线圈、稳定绕组线圈，所述一次绕组与高压控制端连接，所述二次绕组与所述逆变单元连接，所述稳定绕组为所述一次绕组和所述二次绕组提供中性点。

本发明的进一步技术方案是：所述一次绕组为多层层式或饼式绕组，轴向分裂为多个部分，各部分绕组串联连接，三相采用星形连接。

本发明的进一步技术方案是：所述二次绕组为轴向分裂为多个输入线圈。

本发明的进一步技术方案是：所述稳定绕组的绕组线圈采用三角形接法。