專利名稱：三電平光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力新能源領(lǐng)域，特指三電平光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)。
背景技術(shù)：
全世界都在提倡和大力推進新能源的開發(fā)及利用。太陽能是一種新興的可再生能源。這是一種很有前景的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大顯著優(yōu)點。太陽能光伏發(fā)電是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，具有無噪聲、無污染、安全可靠、故障率低、制約少、維護方便等優(yōu)點。目前，絕大多數(shù)太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽能光伏陣列-直流變換電路(最大功率點跟蹤)-傳統(tǒng)兩電平逆變器-孤島檢測及并網(wǎng)。該系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的兩電平逆變器，而這種逆變器由于其固有的缺點，如電壓應(yīng)力(du/dt)大，電磁干擾(EMI)大，開關(guān)頻率高，損耗大，逆變效率低，并且?guī)в幸欢ǖ闹C波，最大的弱點是，受開關(guān)管功率和耐壓的限制，不宜實現(xiàn)高壓大功率輸出。本發(fā)明開發(fā)了三電平光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)的研究。采用多電平逆變器可以有效的解決兩電平逆變器存在的以上問題。多電平逆變研究方向，利用增加主電路電平數(shù)來減小電壓應(yīng)力(du/dt)和輸出電壓中的諧波，并使逆變器的開關(guān)管工作在低壓低頻狀態(tài)，以減小開關(guān)損耗及電磁干擾(EMI)，逆變器網(wǎng)側(cè)輸出波形更接近正弦波，提高了太陽能發(fā)電的效率和電能質(zhì)量，而且易于實現(xiàn)高壓大功率輸出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利涉及三電平光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)的研究，屬于新型光伏發(fā)電領(lǐng)域。整個光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括主電路、控制電路兩個部分。其中主電路主要包括兩部分一是直流變換部分，這部分涉及到太陽能電池最大功率點跟蹤和直流升壓電路。二是并網(wǎng)逆變部分，這部分涉及到直流電的逆變和逆變輸出的交流電流必須與電網(wǎng)電壓同頻同相以及孤島并網(wǎng)相關(guān)問題?？刂齐娐肥钦麄€系統(tǒng)中必不可少的一部分，控制電路包括功率器件的驅(qū)動電路、電流電壓采集電路、孤島檢測電路和相應(yīng)的軟件控制算法設(shè)計等。本系統(tǒng)采用三電平逆變器并加上一些智能的控制算法可以有效的解決傳統(tǒng)逆變器存在的損耗大，效率低等缺點，可以在新形勢下提高能源利用率，提高電能質(zhì)量，而且逆變器網(wǎng)側(cè)輸出波形更接近正弦波，易于實現(xiàn)高壓大功率輸出。


圖1系統(tǒng)原理圖。
具體實施例方式(1)主電路的設(shè)計
在整個光伏發(fā)電系統(tǒng)中主電路主要包括兩部分一是直流變換部分，這部分涉及到太陽能電池最大功率點跟蹤和直流升壓電路。二是并網(wǎng)逆變部分，這部分涉及到直流電的逆變和逆變輸出的交流電流必須與電網(wǎng)電壓同頻同相以及孤島并網(wǎng)相關(guān)問題。具體設(shè)計思路如下 ①直流變換部分
根據(jù)太陽能電池輸出功率特性曲線和逆變電路輸入端要求的電壓等級，從理論上進行合理的分析，然后設(shè)計出直流變換電路。不僅要實現(xiàn)太陽能電池的最大功率點跟蹤，還要將太陽能電池發(fā)出的直流電升壓到逆變器所需的輸入電壓等級。在此過程中要根據(jù)電路要求計算出濾波電容的參數(shù)，保證直流電的穩(wěn)定性，以確保逆變電路更穩(wěn)定的工作。②逆變部分
逆變電路是整個主電路的核心部分，先從理論上進行分析，然后設(shè)計出適用于光伏發(fā)電系統(tǒng)中的三電平逆變電路的拓撲結(jié)構(gòu)。為了更好的實現(xiàn)控制要求，逆變電路功率器件采用復合全控型電壓驅(qū)動式功率器件IGBT，IGBT兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。在逆變電路拓撲結(jié)構(gòu)中根據(jù)電路和控制要求合理的計算選擇各個模塊及元器件的參數(shù)，尤其是濾波電容、耦合電容的參數(shù)值直接關(guān)乎逆變的成敗。(2)控制電路的設(shè)計 ①驅(qū)動電路
為保證逆變電路的正常工作，需對電路中的功率器件模塊配置合理的驅(qū)動電路。驅(qū)動電路以TI公司生產(chǎn)的TMS320F2812 DSP芯片為控制核心，外加一些隔離電路和保護電路等輔助部分。各個功率模塊器件的通斷由DSP生成的觸發(fā)信號驅(qū)動。②電流電壓采集電路
為了保證電路的正常工作和電能質(zhì)量，電路的控制部分都是采用閉環(huán)控制，這就需要采集電路采集主電路中的實際電流電壓。采集到的電流電壓信號經(jīng)過采集電路的處理后送入DSP的AD采樣通道，由DSP進行數(shù)據(jù)處理，以達到控制要求。③孤島檢測電路
并網(wǎng)系統(tǒng)中，在保證電網(wǎng)出現(xiàn)故障斷電的情況下，為了保障維修人員的安全性和整個配電系統(tǒng)設(shè)備不受影響，作為一個安全可靠的并網(wǎng)逆變裝置，必須能及時檢測出孤島效應(yīng)并避免所帶來的危害。因此需要孤島檢測電路，采集到電網(wǎng)斷電情況下的信號送入DSP，然后由DSP發(fā)出控制命令將功率器件關(guān)斷，以切斷逆變器向電網(wǎng)輸入電流。④軟件部分設(shè)計
軟件程序部分主要采用C語言編程，分析當前控制算法的優(yōu)缺點，并結(jié)合實際的電路要求，設(shè)計出合理的控制算法。在程序編寫過程中可以采用C語言和匯編語言相結(jié)合的方法，以增加程序的可讀性。主電路和控制電路設(shè)計完成后，進行試驗調(diào)試，對電壓電流波形進行分析，并對電路和控制算法進行改進，以達到預(yù)期效果。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明專利涉及三電平光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)的研究，整個光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括主電路、控制電路兩個部分；其中主電路主要包括兩部分一是直流變換部分，這部分涉及到太陽能電池最大功率點跟蹤和直流升壓電路；二是并網(wǎng)逆變部分，這部分涉及到直流電的逆變和逆變輸出的交流電流必須與電網(wǎng)電壓同頻同相以及孤島并網(wǎng)相關(guān)問題；控制電路是整個系統(tǒng)中必不可少的一部分，控制電路包括功率器件的驅(qū)動電路、電流電壓采集電路、孤島檢測電路和相應(yīng)的軟件控制算法設(shè)計等。
2.本系統(tǒng)采用三電平逆變器并加上一些智能的控制算法可以有效的解決傳統(tǒng)逆變器存在的損耗大，效率低等缺點，可以在新形勢下提高能源利用率，提高電能質(zhì)量，而且逆變器網(wǎng)側(cè)輸出波形更接近正弦波，易于實現(xiàn)高壓大功率輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及三電平光伏并網(wǎng)逆變技術(shù)的研究，屬于新型光伏發(fā)電領(lǐng)域。整個光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括主電路、控制電路兩個部分。其中主電路主要包括兩部分一是直流變換部分，這部分涉及到太陽能電池最大功率點跟蹤和直流升壓電路。二是并網(wǎng)逆變部分，這部分涉及到直流電的逆變和逆變輸出的交流電流必須與電網(wǎng)電壓同頻同相以及孤島并網(wǎng)相關(guān)問題?？刂齐娐肥钦麄€系統(tǒng)中必不可少的一部分，控制電路包括功率器件的驅(qū)動電路、電流電壓采集電路、孤島檢測電路和相應(yīng)的軟件控制算法設(shè)計等。本系統(tǒng)采用三電平逆變器并加上一些智能的控制算法可以有效的解決傳統(tǒng)逆變器存在的損耗大，效率低等缺點，可以在新形勢下提高能源利用率，提高電能質(zhì)量，而且逆變器網(wǎng)側(cè)輸出波形更接近正弦波，易于實現(xiàn)高壓大功率輸出。
文檔編號H02J3/38GK102510084SQ20111035652
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者周成林, 馬建榮 申請人:江蘇興航智控科技股份有限公司