[发明专利]五相光伏逆变器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电领域，具体涉及一种五相光伏逆变器及其控制方法。

背景技术

太阳能具有安全、清洁和资源普遍性等优点，能够成为替代化石能源主要的可再生能源。太阳能光伏发电在其开发研究、市场开拓以及产业化制造技术早已作为全球各国激烈竞争的焦点。由于光伏产业的规模化发展，因此三相光伏逆变器容量小、转换效率低等缺陷已经成为制约光伏电站向智能化、模块化发展的瓶颈。同时，由于电力电子器件的广泛应用使得供电系统不再受传统的三相供电相数的限制，多相系统(相数多于三相的系统)得到了广泛关注。多相系统提高了整个系统的输出功率，特别适合应用与电力机车牵引、船舶电力推进、航空航天等领域。

因此，现有的三相光伏逆变器具有以下缺陷：

第一，逆变器将直流电转换为工频交流电时，谐波含量高，转换效率低；

第二，逆变器的容量小，不适于大规模、大容量的光伏阵列。

发明内容

本发明的目的是提供一种五相光伏逆变器及其控制方法，从而解决上述现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种五相光伏逆变器，所述五相光伏逆变器包括直流断路器、DC/DC变换器、五相逆变桥、五相滤波器以及交流断路器，其中，所述直流断路器的输出端与所述DC/DC变换器的输入端电连接，所述DC/DC变换器的输出端与所述五相逆变桥的输入端电连接，所述五相逆变桥的输出端与所述五相滤波器电连接，以及所述五相滤波器与所述交流断路器电连接。

较佳地，所述五相光伏逆变器具有1/4工作方式和2/3工作方式；其中所述1/4工作方式是指在某一时刻，所述五相逆变桥的上桥臂有一相导通，下桥臂有四相导通，或所述五相逆变桥的上桥臂有四相导通，下桥臂有一相导通；以及所述2/3工作方式是指在某一时刻，所述五相逆变桥的上桥臂有两相导通，下桥臂有三相导通，或所述五相逆变桥的上桥臂有三相导通，下桥臂有两相导通。

较佳地，在所述1/4工作方式和2/3工作方式中，上桥臂导通的相相邻，以及下桥臂导通的相相邻。

较佳地，所述五相光伏逆变器还包括SPWM模块和PMU模块，其中所述SPWM模块通过控制线与所述五相逆变桥连接，所述PMU模块通过信号线与所述SPWM模块连接，运行时，所述PMU模块发送指令给所述SPWM模块，所述SPWM模块控制五相逆变桥的IGBT管通断，从而得到期望的电压信号。

较佳地，所述PMU模块和SPWM模块与电源电连接。

较佳地，所述SPWM模块设有执行以下过程的电路：

(1)建立五相光伏逆变器的开关方程：S＝[S_a，S_b，S_c，S_d，S_e]，其中，S_k＝1表示光伏逆变器a相桥臂上开关导通、下开关关断，S_k＝0表示上开关关断、下开关导通，其中k＝a，b，c，d，或e；

(2)建立五相光伏逆变器的极电压方程：u_k0＝S_kU_d-U_d/2；

(3)建立五相光伏逆变器的电压矢量方程：

(4)求出五相光伏逆变器的32个电压矢量，该32个电压矢量包括大矢量U_Li，i为≥1且≤10的整数，中矢量U_Mj，j为≥1且≤10的整数,小矢量U_Sn，n为≥1且≤10的整数，以及两个零矢量U₀，其中该32个电压矢量分布成10个扇区，每一个扇区包括两个大矢量、两个中矢量、两个小矢量以及一个零矢量；

(5)合成参考电压U_ref：设参考电压U_ref位于第k个扇区，选择U_L(k+1)、U_Mk、U_M(k+2)以及一个零矢量来合成参考电压U_ref；

(6)求出电压U_L(k+1)、U_Mk、U_M(k+2)以及U₀的作用时间。

较佳地，所述五相光伏逆变器还包括直流EMC滤波器，所述直流EMC滤波器设置在所述直流断路器与所述DC/DC变换器之间，其中所述直流EMC滤波器的输入端与所述直流断路器的输出端电连接，以及所述直流EMC滤波器的输出端与所述DC/DC变换器的输入端电连接。