[发明专利]一种基于电力电子变压器的光伏逆变器拓扑结构

说明书

本发明公开了一种基于电力电子变压器的光伏逆变器拓扑结构，涉及光伏逆变器技术领域，包括前端boost电路、由三芯柱高频变压器、直流储能电容、三个全控H桥式电路组成的中端隔离级以及由三相全控桥式逆变电路和LCL低通滤波器组成的后端逆变级；前端boost电路通过全控H桥式电路与三芯柱高频变压器连接，三芯柱高频变压器通过并联有直流储能电容的全控H桥式电路与三相全控桥式逆变电路连接，三相全控桥式逆变电路通过LCL低通滤波器与电网或负载连接，从而实现联合供电，延长负载工作时间，提高控制精度；另外，通过控制三芯柱高频变压器的三个芯柱端口处的电压相位，使之产生相位差，以实现能量在各端口之间的解耦流动。

技术领域

本发明涉及光伏逆变器技术领域，特别是涉及一种基于电力电子变压器的光伏逆变器拓扑结构。

背景技术

由于每天太阳光的光照强度不同，导致光伏阵列的输出功率也随之变化。由于现有的光伏逆变器大多是由光伏阵列单独供电，因此，负载的正常工作时间受光伏阵列的输出影响很大。现有光伏逆变器拓扑结构领域的研究较多，各有特色，但由于自身的结构特点，无法实现联合供电，即无法联合除电网之外的其他设备为负载供电。此种情况不利于延长负载的正常工作时间。

现有的能量流动领域的研究很多，也在一定程度上实现了储能的功能，但对于能量解耦流动的控制效果无法达到理想标准。

集中式逆变器主要应用于大功率场合，但存在以下缺点：拓展和冗余能力差，串联阻断二极管使系统损耗增加，在PV侧和逆变器之间存在高压直流电缆，损耗大，并网侧采用工频调制的晶闸管，引入谐波电流，影响电能质量。微型逆变器虽有效的解决了上述的某些问题，但微型逆变器适用于小功率场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电力电子变压器的光伏逆变器拓扑结构，可应用于大功率场合，且全控桥的使用可提高整体系统的控制精度，三芯柱高频变压器的使用为实现光伏与储能的结合提供硬件基础，有利于实现联合供电，延长负载的正常工作时间，提高光伏系统的经济性。另外，本发明所提出的光伏逆变器拓扑结构为实现能量解耦流动提供了硬件基础，同时采用移相控制策略实现功率流解耦控制，提高系统整体性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于电力电子变压器的光伏逆变器拓扑结构，包括前端boost电路、中端隔离级和后端逆变级；

所述中端隔离级包括三芯柱高频变压器、直流储能电容和三个全控H桥式电路；所述后端逆变级包括三相全控桥式逆变电路和LCL低通滤波器；三个所述全控H桥式电路分别为第一全控H桥式电路、第二全控H桥式电路、第三全控H桥式电路；

太阳光经过转换后得到的直流电通过所述前端boost电路进入所述光伏逆变器拓扑结构；所述前端boost电路的输出端与所述第一全控H桥式电路的输入端连接，所述第一全控H桥式电路的输出端与所述三芯柱高频变压器的第一芯柱连接，所述三芯柱高频变压器的第二芯柱与所述第二全控H桥式电路的输入端连接，所述三芯柱高频变压器的第三芯柱与所述第三全控H桥式电路的输入端连接，所述第二全控H桥式电路的输出端与所述三相全控桥式逆变电路的输入端连接，所述三相全控桥式逆变电路的输出端与所述LCL低通滤波器的输入端连接，所述LCL低通滤波器的输出端与电网或者负载连接；其中，在所述第二全控H桥式电路的输出侧并联有所述直流储能电容；

通过控制所述三芯柱高频变压器的三个芯柱端口处的电压相位，产生相位差，以实现能量在各芯柱端口之间的解耦流动。

可选的，所述前端boost电路的输入端与用于光电转换的外界光伏阵列连接；其中，太阳光经过所述光伏阵列后转换成直流电。

可选的，在所述光伏阵列与所述前端boost电路之间设有直流稳压电容，且所述直流稳压电容并联在所述光伏阵列的输出侧，为所述前端boost电路提供稳定的直流电。