[发明专利]一种三相并网级联光伏逆变器及其光纤通信控制方法

说明书

本发明公开了一种三相并网级联光伏逆变器及其通信控制方法，其特征在于，包括功率单元部分和主控器部分，功率单元部分为18个功率单元模块(PMU)组成的级联逆变阵列；主控制器部分包括主控制板(MU)、模拟量板(AU)和数字量板(DU)，每个PMU的输入端连接一个光伏板单元体，组成一个小型的光伏逆变器系统。本发明具有电压等级高、功率等级大、性能稳定等优点，无需变压器即可直接进行高压并网的特点。

技术领域

本发明涉及一种三相并网级联光伏逆变器及其光纤通信控制方法，属于光纤通信领域。

背景技术

太阳能发电是一种清洁、高效的发电方式，且太阳能安全、普遍、量大、取之不尽、用之不竭。光伏逆变是获取太阳能最主要的手段之一。级联光伏逆变器是由多个单独的光伏逆变器级联组成的，需要各逆变器协同工作，良好的通信技术是对每个光伏逆变器单元进行控制的前提，这就需要加强对各单元光伏逆变器的控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种三相并网级联光伏逆变器系统以解决光伏发电的需求，同时使它具有电压等级高、功率等级大、性能稳定，无需变压器即可直接进行高压并网的特点。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种三相并网级联光伏逆变器，其特征在于，包括功率单元部分和主控器部分，功率单元部分为18个功率单元模块(PMU)组成的级联逆变阵列；主控制器部分包括主控制板(MU)、模拟量板(AU)和数字量板(DU)，每个PMU的输入端连接一个光伏板单元体，组成一个小型的光伏逆变器系统。

优选的，所述的PMU包含一个Boost升压电路和一个H桥逆变电路；H桥逆变电路由四个带有反并联二极管的开关管组成，连同Boost升压电路的开关管一共5个开关管，每个PMU采用DSP和FPGA作为处理器进行数据处理，并对5个开关管进行控制，光伏板单元体接至Boost升压电路的输入端，Boost升压电路的输出端接至H桥逆变电路的输入端；多个PMU的H桥逆变电路的输出侧两两串联在一起，3组串联的逆变器采用星型连接形成三相电路，并入电网，每一相经电抗器接入电网的一相。

优选的，所述的主控制器部分包含一块主控制板(MU)、三块模拟量板(AU1、AU2和AU3)和一块数字量板(DU)，三块AU板分别测量电网电压、逆变器输出电压、逆变器输出电流。

优选的，所述的主控制板(MU)采用DSP和FPGA作为处理器进行数据处理，其中DSP进行算法处理；FPGA与外部进行接口控制，所有的光纤通信均连接至FPGA进行处理。

优选的，所述的三块模拟量板(AU1、AU2和AU3)分别采集电网三相电压、逆变器整机输出三相电压、逆变器整机输出三相电流的信号通过光纤通信发送给MU，MU的FPGA将这些信号放入SRAM，然后由DSP读取信号，再由DSP软件执行对应的操作。

优选的，所述的数字量板DU与MU进行光纤通信，MU将数字量输出(DO)信号发送给DU，DU将数字量输入(DI)信号发送给MU。

本发明还提供了一种三相并网级联光伏逆变器的光纤通信控制方法，其特征在于，包括主控制板(MU)、功率单元模块(PMU)、模拟量板(AU)和数字量板(DU)，模拟量板(AU)采集各模拟量，将模数转换信号通过光纤通信发送给主控制板(MU)，数字量板(DU)与主控制板(MU)进行光纤通信，接收数字量输出信号，并将数字量输入信号发送给主控制板(MU),各PMU与主控制板(MU)进行光纤通信，接收主控指令，并将单元状态发送给主控。

优选的，所述的PMU采集光伏板单元体的电压、电流及Boost升压电路输出的母线电压，通过控制升压斩波开关实现最大功率点跟踪MPPT，同时把光伏板单元体的电压、电流及Boost升压电路输出的母线电压等单元状态通过光纤通信发送给MU，MU将各相正弦脉宽比较值通过光纤通讯按对应相发给各PMU，PMU根据接收到的正弦脉宽比较值和当前PMU相内级联位置进行移相载波控制，使得PMU的H桥逆变电路输出脉宽调制电压，实现级联并网控制。