[发明专利]一种具有重构能力的高电压宽范围光伏逆变结构及其应用

说明书

技术领域

本发明属于光伏并网技术领域，具体涉及一种具有重构能力的高电压宽范围光伏逆变结构及其应用。

背景技术

随着能源需求的不断增加与环境保护问题的日益凸显，可再生能源的开发和有效利用受到了普遍关注。光伏太阳能发电作为重要的可再生能源开发技术近年来发展迅速。光伏并网发电系统因其相对成本较低，无需其他能源补充设备，发展不受地区限制，是目前光伏发电应用的主要形式。在光伏并网发电系统中，光伏太阳能电池的输出特性随外部环境条件的变化而改变，光伏电池最高工作电压与最低工作电压之比可达2.5～3甚至更高，这要求系统中的并网逆变器具有很宽的输入电压范围。

目前应用较多的光伏并网逆变器从能量转换环节的个数可分为单级式光伏并网逆变器和双级式光伏并网逆变器。单级式光伏并网逆变器只具有一个DC/AC能量转换环节，该环节需要完成跟踪光伏电池最大功率点，同时保证并网电流的幅值与和抑制并网电流的谐波成分，控制环节较为复杂。由于逆变器正常工作点的直流电压必须高于电网电压的峰值，而光伏电池提供的电压一般较低，需在DC/AC能量转换环节之后接入工频变压器才能实现并网。工频变压器的接入增加的逆变器的成本和体积。

双级式光伏并网逆变器由DC/DC和DC/AC两个能力转换环节组成，DC/DC变流器实现提升直流母线电压和跟踪光伏电池最大功率点的功能，DC/AC实现并网功能。双级式光伏并网逆变器将母线升压、最大功率点跟踪和并网功能分开在两级能量转换环节完成使得控制更容易实现，但造成了换流器级数和器件数较单级光伏并网逆变器都有所增加。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种具有重构能力的高电压宽范围光伏逆变结构，其结合单级式光伏并网逆变器和双级式光伏并网逆变器的优点，具备可能重构出单级式和双级式光伏并网逆变器的能力，拓宽了光伏并网逆变器的输入电压范围。

一种具有重构能力的高电压宽范围光伏逆变结构，包括一直流电压重构单元、一电容链路和一换流单元；当光伏输入电压较高(相较于系统设定的参考电压)时，所述的直流电压重构单元直接以光伏输入电压作为直流母线Bus₁的电压，并将其与换流单元连接参与能量转换；当光伏输入电压较低时，直流电压重构单元利用自身的DC/DC升压功能实现直流母线的重构，重构后得到的另一条直流母线Bus₂的电压高于光伏输入电压并与换流单元连接参与能量转换。

所述的直流电压重构单元包括两个DC/DC变流器和两个光伏直流电压源；其中，第一DC/DC变流器的输出端与直流母线Bus₂的正极相连，第一DC/DC变流器的输入端与直流母线Bus₁的正极以及第一光伏直流电压源的正极相连，第一光伏直流电压源的负极与第二光伏直流电压源的正极相连于中心点O，第二光伏直流电压源的负极与直流母线Bus₁的负极以及第二DC/DC变流器的输入端相连，第二DC/DC变流器的输出端与直流母线Bus₂的负极相连。

所述的电容链路由四个电容C₁～C₄串联组成；其中，电容C₁的正极与直流母线Bus₂的正极相连，电容C₁的负极与直流母线Bus₁的正极以及电容C₂的正极相连，电容C₂的负极与中心点O以及电容C₃的正极相连，电容C₃的负极与直流母线Bus₁的负极以及电容C₄的正极相连，电容C₄的负极与直流母线Bus₂的负极相连。