光伏发电逆变系统和光伏发电逆变控制方法与流程

1.本发明属于电力变换技术领域，具体涉及一种光伏发电逆变系统和其应用的光伏发电逆变控制方法。


背景技术：

2.现在光伏并网逆变器直流系统最大电压确定，可应用各种逆变拓扑。随着直流系统电压进一步上升，逆变拓扑选择会困难。两电平、三电平逆变拓扑控制简单，技术应用成熟，但为了适应高压，需要多个管子串联分压，存在管子数量多且不均压问题。五电平逆变拓扑结构复杂，控制困难，目前应用较少。
3.可见，对于更高电压的直流系统，逆变拓扑的选择与应用变得困难，直接对更高直流电压进行逆变，硬件拓扑与软件控制都复杂。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种能够实现更高电压直流系统的逆变输出、降低开发成本和控制难度并提升并网电流质量的光伏发电逆变系统。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光伏发电逆变系统，包括由正半母线和负半母线构成的直流母线，所述光伏发电系统还包括两个同步工作的低压逆变模块和三相三绕组变压器，两个所述低压逆变模块的输入侧分别与所述正半母线和所述负半母线相连接，两个所述低压逆变模块的输出侧分别与所述三相三绕组变压器的低压侧的两个绕组直接连接，所述三相三绕组变压器的高压侧与电网相连接。
6.所述三相三绕组变压器为y/d/d变压器或y/y/d变压器。
7.所述低压逆变模块为三相低压逆变模块。
8.所述正半母线的最高电压和所述负半母线的最高电压相等。
9.本发明还提供一种上述光伏发电逆变系统适用的光伏发电逆变控制方法，其方案是：一种光伏发电逆变控制方法，应用于前述的光伏发电逆变系统中，所述光伏发电逆变控制方法包括用于控制两个所述低压逆变模块同步工作的同步工作控制方法和用于实现感应滤波的滤波控制方法；所述同步工作控制方法为：将一个所述低压逆变模块的输出电流作为目标，将另一个所述低压逆变模块的输出电流作为被控对象，从而基于所述目标控制所述被控对象，使两个所述低压逆变模块的输出电流及其相位保持一致，实现两个所述低压逆变模块的同步工作；所述滤波控制方法为：当检测到一个所述低压逆变模块的输出电流的谐波有超标时，控制另一个所述低压逆变模块输出与超标的谐波反相、等幅值的谐波，使得两个所述低压逆变模块输出的谐波在所述三相三绕组变压器的磁芯中磁场相互抵消。
10.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明利用低压逆变模块实现更好电压直流系统的逆变输出，无需开发高压逆变模块，可以降低开发成本与控制难度，且可以实现感应滤波，提升并网电流质量。
附图说明
11.附图1为本发明的光伏发电逆变系统的电路图。
具体实施方式
12.下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
13.实施例一：如附图1所示，一种光伏发电逆变系统，包括直流母线、两个低压逆变模块和三相三绕组变压器。
14.直流母线包括由正半母线和负半母线构成，正半母线的最高电压和负半母线的最高电压相等。低压逆变模块为低压直流系统的三相低压逆变模块。两个低压逆变模块分别为低压逆变模块1和低压逆变模块2。两个低压逆变模块的输入侧分别与正半母线和负半母线相连接，即低压逆变模块1的输入侧与正半母线相连接，低压逆变模块2的输入侧与负半母线相连接。两个低压逆变模块的输出侧分别与三相三绕组变压器的低压侧的两个绕组直接连接，即低压逆变模块1的输出侧连接至三相三绕组变压器的s侧绕组，低压逆变模块2的输出侧连接至三相三绕组变压器的t侧绕组。三相三绕组变压器的高压侧，即其p侧绕组与电网相连接。三相三绕组变压器为y/d/d变压器或y/y/d变压器，或其他的三相三绕组变压器。
15.为了保证正半母线电压与负半母线电压的平衡以及三相三绕组变压器正常工作，两个低压逆变模块需要保持同步工作，即输入电压与电流保持基本一致（差值在设定范围内），输出电流与相位保持基本一致（差值在设定范围内）。因此，对于该光伏发电逆变系统的控制，采用以下同步工作控制方法来控制两个低压逆变模块同步工作：将一个低压逆变模块的输出电流作为目标，将另一个低压逆变模块的输出电流作为被控对象，例如将低压逆变模块1的输出电流作为目标，将低压逆变模块2的输出电流作为被控对象，或者相反。基于目标控制被控对象，使两个低压逆变模块的输出电流及其相位保持一致（差值在设定的允许范围内），实现两个低压逆变模块的同步工作。
16.上述光伏发电逆变系统除了利用低压逆变模块实现更高直流系统电压的逆变输出，还可以利用三相三绕组变压器的两个副边绕组实现感应滤波。用于实现感应滤波的滤波控制方法为：当检测到一个低压逆变模块的输出电流的谐波有超标时，控制另一个低压逆变模块输出与超标的谐波反相、等幅值的谐波，使得两个低压逆变模块输出的谐波在三相三绕组变压器的磁芯中磁场相互抵消。例如，当低压逆变模块1输出的谐波有超标，则可以控制低压逆变模块2输出一个反相位、等幅值谐波，这两个谐波在三相三绕组变压器磁芯中磁场相互抵消，对于三相三绕组变压器原边输出的电流波形即可消除该次谐波，提升并网电流的电能质量。如果两个低压逆变模块调制的载波相位有错相，也可以利用该特性使三相三绕组变压器原边并网电流的波纹减小，从而降低变压器容量。
17.上述光伏发电逆变系统借助三相三绕组变压器，利用已有的低压逆变模块实现更高直流系统电压的逆变输出，利用三相三绕组变压器共磁芯及逆变输出可控的特点，实现
感应滤波，消除多余的高次谐波，降低并网电流波纹。因此，其有益效果在于：无需开发高压逆变模块，降低开发成本和控制难度，借助三相三绕组变压器，无需额外增加硬件电路实现感应滤波，提升并网电流质量。
18.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种光伏发电逆变系统，包括由正半母线和负半母线构成的直流母线，其特征在于：所述光伏发电系统还包括两个同步工作的低压逆变模块和三相三绕组变压器，两个所述低压逆变模块的输入侧分别与所述正半母线和所述负半母线相连接，两个所述低压逆变模块的输出侧分别与所述三相三绕组变压器的低压侧的两个绕组直接连接，所述三相三绕组变压器的高压侧与电网相连接。2.根据权利要求1所述的光伏发电逆变系统，其特征在于：所述三相三绕组变压器为y/d/d变压器或y/y/d变压器。3.根据权利要求1所述的光伏发电逆变系统，其特征在于：所述低压逆变模块为三相低压逆变模块。4.根据权利要求1所述的光伏发电逆变系统，其特征在于：所述正半母线的最高电压和所述负半母线的最高电压相等。5.一种光伏发电逆变控制方法，应用于如权利要求1至4中任一项所述的光伏发电逆变系统中，其特征在于：所述光伏发电逆变控制方法包括用于控制两个所述低压逆变模块同步工作的同步工作控制方法和用于实现感应滤波的滤波控制方法；所述同步工作控制方法为：将一个所述低压逆变模块的输出电流作为目标，将另一个所述低压逆变模块的输出电流作为被控对象，从而基于所述目标控制所述被控对象，使两个所述低压逆变模块的输出电流及其相位保持一致，实现两个所述低压逆变模块的同步工作；所述滤波控制方法为：当检测到一个所述低压逆变模块的输出电流的谐波有超标时，控制另一个所述低压逆变模块输出与超标的谐波反相、等幅值的谐波，使得两个所述低压逆变模块输出的谐波在所述三相三绕组变压器的磁芯中磁场相互抵消。

技术总结
本发明涉及一种光伏发电逆变系统和光伏发电逆变控制方法。光伏发电逆变系统包括由正半母线和负半母线构成的直流母线、两个低压逆变模块和三相三绕组变压器，两个低压逆变模块的输入侧分别与正/负半母线连接，输出侧分别与三相三绕组变压器低压侧的两个绕组连接，三相三绕组变压器的高压侧与电网连接。光伏发电逆变控制方法包括同步工作控制方法和滤波控制方法；同步工作控制方法为：基于一个低压逆变模块的输出电流控制另一个低压逆变模块的输出电流；滤波控制方法为：检测到一个低压逆变模块的输出电流的谐波有超标时，控制另一个低压逆变模块输出反相、等幅值的谐波。本发明可以降低开发成本与控制难度，实现感应滤波，提升并网电流质量。提升并网电流质量。提升并网电流质量。


技术研发人员：程尧 谢胜仁 曾维波 向军 方刚 黄敏
受保护的技术使用者：江苏固德威电源科技股份有限公司
技术研发日：2021.06.16
技术公布日：2021/10/28