[发明专利]T型三电平三相四桥臂光伏并网发电系统及其控制方法

说明书

技术领域

 本发明属于电力电子技术领域，特别涉及T型三电平三相四桥臂光伏并网发电系统及其控制方法。

背景技术

随着能源枯竭和环境污染日益严重，可再生能源逐步成为人类生活的重要组成部分，这使得太阳能光伏并网发电技术得到快速的发展；光伏发电系统是在研究太阳能光伏并网发电技术的基础上产生的，主要是利用光伏电池方阵将太阳能转化为电能并储存到系统地蓄电池中或者直接供负载使用的可再生能源装置；光伏发电系统一般包括光伏电池板、DC-DC变换装置、DC-AC变换装置、储能装置、电能输出变换装置（也称为逆变器）、控制器五部分；目前，光伏并网逆变器主要分为两种类型：一种是大功率光伏并网逆变器，主要应用于大型光伏电站，所连接负载多为三相负载，例如三相电机、风机、水泵等，主要采用三相三线制的连接方式；另一种是小型单相光伏并网逆变器，主要供小型家庭用户使用，所连接的负载为家用电器等；另外，光伏发电系统在小型光伏电站也有广泛的应用，特别是功率在10-50KW之间的小型光伏电站，因为这些小型电站通常既需要连接电机、水泵等三相三线制负载，也需要连接照明设备、加热设备、家用电器等单相负载，仅从负载的角度来说，这种小型电站通常需要采用三相四线制的接线方式；

传统的逆变器主要是两电平逆变器，这种逆变器虽然提供了足够的电能，但存在因电压过高或电流上升导致功率开关管应力差的缺点；为解决这些缺点，各研究开发商纷纷研制出了三电平逆变器，这种逆变器增加电平输出的级数、输出波形的阶梯数，使输出的波形更加接近正弦波，产生的谐波含量少，同时也降低了输出电压的上升率，降低了对开关器件耐压性能的要求，改善了逆变器的电磁干扰特性；与两电平逆变器相比，在输出电压波形相同的情况下，三电平逆变器所需的开关频率较低，因而开关的损耗小、效率高；

目前，商用的三电平逆变器主要是二极管钳位型三电平逆变器，这种钳位型逆变器通常由三个桥臂组成，每个桥臂都由四个二极管共同工作，这在一定的程度上降低了开关的损耗，提高了逆变器的工作效率；但是对于小型发电站来说，则无法满足既连接三相负载又连接单项负载的要求，存在一定的安全隐患，因此针对小型发电站的工作特点，研究一种三相四线制的光伏发电系统称为必要。

发明内容

本发明的目的在于针对小型发电站的负载连接特点，提供一种结构简单、T型三相四线制的并网供电系统，并针对电压逆变提供电压逆变控制方法；既可以满足三相负载的连接需求也可以满足单相负载的连接需求，同时还可以有效地提高系统的安全性，拓宽光伏逆变器的应用范围。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：本发明T型三电平三相四桥臂光伏并网发电系统，包括直流-直流变换器（DC-DC变换器）、直流-交流变换器（DC-AC变换器）、光伏阵列、滤波电路及控制器；所述光伏阵列、控制器分别与直流-直流变换器（DC-DC变换器）电连接；所述直流-直流变换器（DC-DC变换器）的输出端与直流-交流变换器（DC-AC变换器）的输入端电连接；所述直流-交流变换器（DC-AC变换器）的输出端与滤波电路电路的输入端电连接；所述滤波电路的输出端设有四个继电器，分别为S1、S2、S3、S4；所述滤波电路分别与四个继电器的输入端电连接；所述继电器的输出端设有电网e_a、e_b、e_c；所述继电器S1与电网e_a的输入端电连接；所述继电器S2与电网e_b的输入端电连接；所述继电器S3与电网e_c的输入端电连接；所述继电器S4分别与电网e_a、e_b、e_c的输出端电连接；