[发明专利]三相电流型多电平变流器光伏发电并网装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相电流型多电平变流器光伏发电并网装置。

背景技术

太阳能发电是传统发电的有益补充，鉴于其对环保与经济发展的重要性，各发达国家无不全力推动太阳能发电工作，目前中小规模的太阳能发电已形成了产业。太阳能发电有光伏发电和太阳能热发电两种方式，其中光伏发电具有维护简单、功率可大可小等突出优点，作为中、小型并网电源得到较广泛应用。

光伏发电并网装置中设有变流器。变流器是使电源系统的电压、频率、相数和其他电量或特性发生变化的电器设备。变流器中包括逆变器。逆变器包括三相电压型逆变器和三相电流型逆变器。由于目前的三相电流型逆变器研究成果相比三相电压型逆变器来说还不够成熟，因此现有技术的光伏发电并网装置的变流器中的逆变器一般是三相电压型多电平逆变器。但是将三相电压型多电平逆变器应用在光伏发电并网装置的变流器中，需要对光伏电池板中输出的电压进行升压之后才能输入到逆变器中，这就需要在光伏发电并网装置中增加一个升压电路，不仅使得光伏发电并网装置结构较复杂，而且还增加了成本。而且相比三相电流型逆变器来说，三相电压型逆变器存在动态响应不够快、回馈制动不方便等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种无需升压电路，且动态响应快、回馈制动方便的三相电流型多电平变流器光伏发电并网装置。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的三相电流型多电平变流器光伏发电并网装置，包括光伏电池阵列Ⅰ、基于最大功率跟踪的恒流电路Ⅰ、光伏电池阵列Ⅱ、基于最大功率跟踪的恒流电路Ⅱ、MCU电路、驱动/光电隔离电路Ⅰ、三相电流型多电平逆变器、逆变器控制器、滤波电路及电网；

所述的光伏电池阵列Ⅰ与所述的基于最大功率跟踪的恒流电路Ⅰ相连接；所述的光伏电池阵列Ⅱ与所述的基于最大功率跟踪的恒流电路Ⅱ相连接；所述的基于最大功率跟踪的恒流电路Ⅰ和基于最大功率跟踪的恒流电路Ⅱ均与所述的三相电流型多电平逆变器相连接；所述的三相电流型多电平逆变器与所述的滤波电路相连接；所述的滤波电路与所述的电网相连接； 

所述的MCU电路采集光伏电池阵列Ⅰ的输出电流和输出电压、采集光伏电池阵列Ⅱ的输出电流和输出电压并且所述的MCU电路与所述的驱动/光电隔离电路Ⅰ相连接；所述的驱动/光电隔离电路Ⅰ分别与所述的基于最大功率跟踪的恒流电路Ⅰ和基于最大功率跟踪的恒流电路Ⅱ相连接；所述的逆变器控制器采样所述的滤波电路滤波之后的直流电流、采样所述的电网的输出电压并且与所述的三相电流型多电平逆变器相连接。

采用以上结构后，本发明的三相电流型多电平变流器光伏发电并网装置，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明的三相电流型多电平变流器光伏发电并网装置将三相电流型多电平逆变器运用在光伏发电并网装置中，使得光伏发电并网装置中无需接入升压电路就可正常工作，简化了光伏发电并网装置的电路结构，而且还降低了成本。将三相电流型逆变器用于光伏发电并网系统中，可在常规功率器件通流基础上获得更多级的输出电流，使电流波更加接近正弦，并减轻开关器件的电流应力。并网系统对逆变器电流进行直接控制，输出电流正弦度好，输出电流跟踪电网电压的频率和相位，因此电流型变流器更适用于光伏并网系统。此外，电流型多电平逆变器适合于对动态系统的连续控制，即实现对有功和无功功率的控制，同时也可以解决系统电能质量方面的问题，如电流谐波、单位功率因数变流等。

所述的三相电流型多电平逆变器包括第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂；

所述的基于最大功率跟踪的恒流电路Ⅰ的输出端与所述的第一桥臂的a3脚相连接；所述的第一桥臂的a1脚和第二桥臂的b1脚并联在所述的电网上；所述的第一桥臂的a2脚和第三桥臂的c2脚并联在所述的电网上；所述的第二桥臂的b2脚和第三桥臂的c1脚并联在所述的电网上；所述的第二桥臂的b3脚连接在所述的基于最大功率跟踪的恒流电路Ⅰ的输入端上；所述的第三桥臂的c3脚连接在所述的基于最大功率跟踪的恒流电路Ⅱ的输入端上；所述的第三桥臂的c1脚连接在所述的基于最大功率跟踪的恒流电路Ⅱ的输出端上。

三相电流型多电平逆变器拓扑结构有（2n+1）电平，n为大于等于1的正整数；所述的第一桥臂包括1/2n（n+1）个最小分流单元Ⅰ；

所述的第一桥臂包括a个不同电平的第一桥臂分流单元，该a个不同电平的第一桥臂分流单元从左到右呈横卧金字塔形状依次排列，a为大于等于2的正整数；