[发明专利]一种多重滤波的单相光伏并网发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及光伏并网发电技术，尤其涉及一种多重滤波的单相光伏并网发电系统。

背景技术

在电力电子技术领域，一般系统的使用寿命常常取决于其中的元器件的使用寿命。在应用大电容的场合，电解电容由于其单位体积的电容量大、额定容量较大以及成本较低成为首选元件，但电解电容的寿命容易受到温度的影响，以铝电解电容为例，温度每升高10℃，其使用寿命就会减半。同时，流经电解电容的电流越大，其寿命也越短。因此电解电容的这一缺点将导致其所在系统的使用寿命缩短。

图1所示为传统的单相光伏并网发电系统的原理框图，其包括光伏阵列，母线电容，升压隔离电路、逆变电路和电网，其中所述光伏阵列将由太阳能转换而来的电能以直流电压的形式输出，并通过母线电容滤波输入至升压隔离电路，再输入至逆变电路进行交流变换，并将交流电能传输至电网。单相电网侧理想情况下的正弦输出电流和输出电压必然导致直流母线侧二次功率的叠加，流过直流母线的偶次谐波电流主要为二次谐波电流。因此在传统的单相光伏并网发电系统中，一般采用电容量较大的电解电容，以滤除流过直流母线的二次谐波电流，但整个光伏并网发电系统的使用寿命也必然受到影响。

针对电解电容的使用寿命缩短的问题，大多数传统的单相光伏并网发电系统采用的解决方案是安装多个小容量电容来降低流过每个电容的二次谐波电流，但这必然会增加装置的体积和重量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多重滤波的单相光伏并网发电系统，其通过多重滤波装置对光伏阵列输出的直流电压进行滤波，减小所述单相光伏并网发电系统直流母线侧的二次谐波电流，进而减小了流过母线电容的二次谐波电流，使得母线电容无需采用电容值较大的电容即可满足滤波的需求。

依据本发明一实施例的一种多重滤波的单相光伏并网发电系统，其中光伏阵列输出的直流母线电压通过一多重滤波装置滤波后输入至升压隔离电路，利用逆变电路对升压隔离电路的输出进行交流变换，所述逆变电路的输出为所述电网供电，其中：所述多重滤波装置包括无源滤波装置和有源滤波装置，其中所述无源滤波装置包括一母线电容，所述有源滤波装置与所述直流母线连接，并输出一谐波补偿信号，用以消除所述单相光伏并网发电系统直流母线侧的二次谐波电流。

优选的，所述有源滤波装置包括一电流源，其输出端连接至所述母线电容和所述升压隔离电路的公共连接点，以将一与流入所述升压隔离电路的二次谐波电流大小相等、方向相同的电流作为所述谐波补偿信号输入至所述直流母线。

优选的，所述有源滤波装置包括一电压源和一变压器，其中所述变压器的原边与所述直流母线串联，其副边接收所述电压源的输出电压，所述电压源输出一与流经所述直流母线的电流成比例的电压作为所述谐波补偿信号，并通过所述变压器输入所述直流母线。

进一步的，所述电流源包括第一开关管、第二开关管、第一电感和第一电容，其中；

所述第一开关管与所述第二开关管串联后与所述第一电容并联，并连接至地；

所述第一电感的一端连接至所述第一开关管与所述第二开关管的公共连接点，另一端作为所述电流源的输出端；

通过控制所述第一开关管和第二开关管的开关动作，使所述电流源的输出端输出一与流入所述升压隔离电路的二次谐波电流大小相等、方向相同的电流。

进一步的，所述电流源包括第三开关管、第四开关管、第二电感和第二电容，其中；

所述第二电感与所述第二电容串联并连接至地后与所述第四开关管并联；

所述第三开关管的第一输入端连接至所述第二电感与所述第四开关管的公共连接点，其第二输入端作为所述电流源的输出端；

通过控制所述第三开关管和第四开关管的开关动作，使所述电流源的输出端输出一与流入所述升压隔离电路的二次谐波电流大小相等、方向相同的电流。

进一步的，所述电压源包括一直流侧电容、全桥电路、第三电感和第三电容，其中所述直流侧电容并联至所述全桥电路的直流侧，所述全桥电路的交流侧的输出电压经过所述第三电感和第三电容的滤波后耦接至所述变压器的副边，通过控制全桥电路中开关管的开关动作，使得所述全桥电路的交流侧输出一与流经所述直流母线的电流成比例的电压。

进一步的，所述谐波补偿装置进一步包括第一控制电路和第一驱动电路，其中；