[实用新型]三相级联多电平光伏逆变器及其控制系统

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及到光伏逆变发电设备领域，特指一种专供光伏发电站使用的三相级联多电平光伏逆变器及其控制系统。

背景技术

随着人类社会的发展，能源的消耗量正在不断增加，世界上的化石能源总有一天将达到极限。同时，由于大量燃烧矿物能源，全球的生态环境日益恶化，对人类的生存和发展构成了很大的威胁。在这样的背景下，太阳能作为一种巨量的可再生能源，引起了人们的高度重视，各国政府正在逐步推动太阳能光伏发电产业的发展。

三相级联型多电平光伏逆变器及其控制系统采用一定数量光伏电池板的串并联来获得独立的直流电压源，利用控制系统对独立直流电源进行控制，使得各个直流电源输出电压大小相等，并对每个独立的直流电压源进行逆变，然后把逆变输出端串联即可得到满足电网需要的电压。三相级联多电平光伏逆变器及其控制系统可以独立控制各单元的功率输出，使得光伏逆变系统中电池板工作在不匹配的状态下也可以进行独立的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称mppt)控制。三相级联多电平光伏逆变器及其控制系统可以在开关频率较低的情况下获得满意的输出效果，不仅降低了开关损耗，减小了滤波器体积，节约了滤波器成本，同时有效地提高了功率变换系统的效率。三相级联多电平光伏逆变器及其控制系统的冗余特性，可以克服由于光照强度减弱而导致的输出电压降低，使得输出电压幅值的变化范围减少，输出电压波形质量提高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提出一种结构简单、成本低廉、采用级联逆变电路以提高输出电压和功率、同时对串联的各个逆变桥采用分布式计算机控制的三相级联多电平光伏逆变器及其控制系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的解决方案为：三相级联多电平光伏逆变器及其控制系统，其特征在于：三相级联多电平光伏逆变器的主电路每一相均包括n个PV阵列(即光伏电池阵列)、n个DC-DC模块、n个DC-AC模块，所述PV阵列用于产生直流电源、DC-DC模块实现直流电压变换和最大功率点跟踪控制(即mppt控制)、DC-AC模块实现逆变功能，所述PV阵列输出直流电压经电容滤波后作为DC-DC模块的电源，DC-DC模块由控制系统进行控制，实现mppt控制，且保证各个DC-DC模块的输出电压相等，满足等电压级联多电平逆变器的电源电压要求，DC-DC模块输出电压经电容滤波后作为DC-AC模块的电源，DC-AC模块由控制系统进行控制，多个DC-AC模块的输出端串联，经电感滤波后输出。三相逆变器的每一相主电路结构完全一致，输出端Y形连接。

所述控制系统包括主控制器、通信单元、多个分控制器和驱动器，主控制器通过通信单元与各个分控制器的输入端相连，分控制器的输出端与驱动器相连，驱动器包括驱动器一和驱动器二，驱动器一与DC-DC模块相连，用于实现DC-DC模块的电压变换和mppt控制，驱动器二与DC-AC模块相连，用于实现DC-AC模块的逆变。

所述主控制器和分控制器构成两级分布式计算机控制系统，利用电网电压信号实现各个串联逆变器的同步和协调。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型采用多个逆变器组成等电压级联逆变电路，每级的开关器件承受的电流和电压强度低，不但元器件的选择方便而且价格低廉，无均压、均流的要求，任何一级的损坏不会影响其它级的工作，可以很方便地采用n+1备份方案，提高了电路可靠性和稳定性；

2、本实用新型能够实现各个PV阵列的mppt控制，直流电压的转换效率高；

3、本实用新型的控制系统采用一个主控制器和多个分控制器的设计，使光伏逆变系统成为一个分布式计算机控制系统，同时主控制器与多个分控制器之间采用光纤通信；

4、本实用新型采用电网电压信号实现各个DC-AC模块之间的同步和协调，无须对逆变器的波形进行实时控制，从而减少了对通讯电路容量的要求，提高了控制系统的可靠性，节约了成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构框架示意图；

图2是本实用新型的控制系统框架结构示意图；

图3是本实用新型A相的主电路结构图；

图4是本实用新型的具体实施例。

图例说明

1、PV阵列     2、DC-DC模块    3、DC-AC模块

4、控制系统   41、主控制器    42、通信单元