[发明专利]基于三相双主动桥式DC‑DC变换器的光伏并网系统

说明书

技术领域

本发明涉及光伏并网发电领域，是一种基于三相双主动桥式DC-DC变换器(Dual-Active-Bridge，DAB)的光伏并网系统。

背景技术

太阳能资源丰富、可持久续用，是目前具有大规模商业化开发潜能的可再生能源之一，许多国家已经做出大规模开发太阳能发电的决策和规划。截止2015年9月底，全国光伏电站累计装机容量达到31.7GW，全球光伏电站累计装机容量达200GW，预计2017年累计装机容量将超过450GW。随着太阳能资源持续的开发利用，对于开展大规模友好型、安全型、灵活型光伏并网系统的研究具有重要的意义。

常见的大规模光伏并网系统可分为集中式、组串式、集散式三种结构。其中：集散式光伏并网结构介于集中式和组串式之间，每一串光伏阵列连接一台DC/DC变换器，可独立进行最大功率追踪控制。多台DC/DC变换器的输出端连接到一台大功率DC/AC逆变器。与集中式结构相比，可提高发电效率。与组串式结构相比大功率DC/AC逆变器工作效率高，成本低。但集散式结构中DC/DC变换器为非隔离型变换器，输入输出电流脉动大，易产生电磁干扰，且不能提供电气隔离，不利于光伏阵列的安全运行。

为此，提出一种基于三相双主动桥式DC-DC变换器的光伏并网发电系统，该系统主要由光伏阵列与三相DAB变换器构成。三相DAB变换器的使用可在电气结构上带来高频隔离的好处，保证光伏阵列的安全运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种科学合理，适用性强，效果佳的基于三相双主动桥式DC-DC变换器的光伏并网发电系统，提高光伏并网系统的功率密度，保证光伏阵列的安全运行。

解决其技术问题采用的技术方案是，一种基于三相双主动桥式DC-DC变换器的光伏并网系统，其特征是，它包括一个三相DAB变换器与光伏阵列电源相连接；所述的三相DAB变换器由十二个半导体开关S₁～S₆及Q₁～Q₆、四个直流电容C₁～C₄、三个高频电感L₁～L₃和一个三相高频变压器T构成：所述的半导体开关S₁的发射极与半导体开关S₄的集电极连接在公共连接点P₁构成第一个桥臂，所述的半导体开关S₃的发射极与半导体开关S₆的集电极连接在公共连接点P₂构成第二个桥臂，所述的半导体开关S₅的发射极与半导体开关S₂的集电极连接在公共连接点P₃构成第三个桥臂，所述半导体开关S₁、S₃、S₅的集电极与直流电容C₁的正极及光伏阵列电源U₁的正极相连；半导体开关S₄、S₆、S₂的发射极与直流电容C₂的负极及光伏阵列电源U₁的负极相连；公共连接点P₁、P₂、P₃分别与高频变压器T的A、B、C三相高压侧绕组串联连接；所述的半导体开关Q₁的发射极与半导体开关S₄的集电极连接在公共连接点P₄构成第四个桥臂，所述的半导体开关Q₃的发射极与半导体开关S₆的集电极连接在公共连接点P₅构成第五个桥臂，所述的半导体开关Q₅的发射极与半导体开关S₂的集电极连接在公共连接点P₆构成第六个桥臂，所述的半导体开关Q₁、Q₃、Q₅的集电极与直流电容C₃的正极相连；所述的半导体开关Q₄、Q₆、Q₂的发射极与直流电容C₂的负极相连；公共连接点P₄、P₅、P₆分别与高频电感L₁、L₂、L₃以及高频变压器T的A、B、C三相低压侧绕组串联连接；所述的第一至第六个桥臂的结构相同，所述的半导体开关S₁～S₆及Q₁～Q₆由IGBT或MOSFET构成；三相DAB变换器采用传统移相控制；三相高频变压器采用Y-Y接线形式，工作频率大于50Hz；高频电感的电感量大于等于零。