本實(shí)用新型涉及光伏發(fā)電領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光伏發(fā)電變流器。

背景技術(shù)：

新能源發(fā)電技術(shù)是當(dāng)前發(fā)電領(lǐng)域的重要發(fā)展方向，如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、潮汐發(fā)電、海浪發(fā)電等。其中，光伏發(fā)電由于具有無(wú)噪音、能源分布廣泛、發(fā)電不產(chǎn)生環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外的廣泛推廣。目前光伏電站的容量可以達(dá)到百兆瓦級(jí)以上，但是光伏電池的轉(zhuǎn)換效率并不高，此外，光伏電池發(fā)電需要進(jìn)行直流到交流的電壓轉(zhuǎn)換，在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，還需要進(jìn)行升壓，在這些轉(zhuǎn)換過(guò)程中往往需要多級(jí)電力電子變換器、變壓器等設(shè)備，光伏電池總體發(fā)電的效率就會(huì)產(chǎn)生很大的折扣，造成能源的浪費(fèi)，這是當(dāng)前光伏發(fā)電的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

光伏變流器效率的提高，對(duì)于提高整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率非常重要，目前的各種光伏變流器的電路結(jié)構(gòu)往往會(huì)有一級(jí)直流/直流升壓電路，再有一級(jí)直流/交流的逆變電路，后又經(jīng)過(guò)升壓變壓器進(jìn)行升壓，然后才能進(jìn)行輸送。電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本也比較高。各種光伏變流器的電路結(jié)構(gòu)中存在的直流/直流升壓電路是為了實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤控制，這級(jí)直流/直流升壓電路會(huì)顯著降低系統(tǒng)效率，同時(shí)控制也比較復(fù)雜。如果利用阻抗變換器可以將直流升壓的功能和逆變的功能結(jié)合起來(lái)，產(chǎn)生比較好的效果，但是，阻抗網(wǎng)絡(luò)還需要有兩個(gè)功率電容和一個(gè)高頻變壓器，以及二極管等原件，并不利于系統(tǒng)效率的提高。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的光伏變流器的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致功率轉(zhuǎn)換效率不高的技術(shù)問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種光伏發(fā)電變流器，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中的光伏變流器的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致功率轉(zhuǎn)換效率不高的技術(shù)問(wèn)題。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種光伏發(fā)電變流器，包括：三個(gè)逆變閥體，每個(gè)逆變閥體均包括串聯(lián)的N個(gè)功率發(fā)電單元，其中，N為大于1的自然數(shù)，每個(gè)功率發(fā)電單元包括功率逆變橋，三個(gè)逆變閥體的負(fù)極互相連接；三個(gè)濾波電感，三個(gè)濾波電感與三個(gè)逆變閥體的正極一一對(duì)應(yīng)連接；三個(gè)接觸器，每個(gè)接觸器串聯(lián)在三個(gè)濾波電感之一與一相電源之間。

進(jìn)一步地，功率發(fā)電單元串聯(lián)的端口為功率逆變橋的正極和負(fù)極。

進(jìn)一步地，功率逆變橋包括：第一單向功率開(kāi)關(guān)，其中，功率逆變橋的正極為第一單向功率開(kāi)關(guān)的負(fù)極；第二單向功率開(kāi)關(guān)，第二單向功率開(kāi)關(guān)的正極與第一單向功率開(kāi)關(guān)的負(fù)極相連接；第三單向功率開(kāi)關(guān)，第三單向功率開(kāi)關(guān)的正極與第一單向功率開(kāi)關(guān)的正極相連接，其中，功率逆變橋的負(fù)極為第三單向功率開(kāi)關(guān)的負(fù)極；第四單向功率開(kāi)關(guān)，第四單向功率開(kāi)關(guān)的正極與第三單向功率開(kāi)關(guān)的負(fù)極相連接，第四單向功率開(kāi)關(guān)的負(fù)極與第二單向功率開(kāi)關(guān)的負(fù)極相連接。

進(jìn)一步地，第一單向功率開(kāi)關(guān)和第四單向功率開(kāi)關(guān)與第一微控制器相連接并受第一微控制器的控制驅(qū)動(dòng)，第二單向功率開(kāi)關(guān)和第三單向功率開(kāi)關(guān)與第二微控制器相連接并受第二微控制器的控制驅(qū)動(dòng)。

進(jìn)一步地，第一單向功率開(kāi)關(guān)、第二單向功率開(kāi)關(guān)、第三單向功率開(kāi)關(guān)和第四單向功率開(kāi)關(guān)均包括串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)與二極管。

進(jìn)一步地，功率半導(dǎo)體為IGBT功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)、GTO功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和IGCT功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)之一。

進(jìn)一步地，功率發(fā)電單元還包括：光伏電池，用于利用光伏發(fā)電；直流濾波電容，與光伏電池并聯(lián)且直流濾波電容的正極與光伏電池的正極相連接，直流濾波電容的負(fù)極與功率逆變橋的負(fù)極相連接；直流濾波電感，直流濾波電感的正極與光伏電池的正極相連接，直流濾波電感的負(fù)極與功率逆變橋的正極相連接。

進(jìn)一步地，功率發(fā)電單元還包括：交流濾波電容，交流濾波電容的正極與功率逆變橋的正極相連接，交流濾波電容的負(fù)極與功率逆變橋的負(fù)極相連接。

進(jìn)一步地，每個(gè)功率發(fā)電單元并聯(lián)有一個(gè)旁路開(kāi)關(guān)。

進(jìn)一步地，每個(gè)功率發(fā)電單元并聯(lián)的旁路開(kāi)關(guān)與故障檢測(cè)器相連接，用于在故障檢測(cè)器檢測(cè)出對(duì)應(yīng)的功率發(fā)電單元發(fā)生故障時(shí)斷開(kāi)。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過(guò)三個(gè)逆變閥體，每個(gè)逆變閥體均包括串聯(lián)的N個(gè)功率發(fā)電單元，其中，每個(gè)功率發(fā)電單元包括功率逆變橋，三個(gè)逆變閥體的負(fù)極互相連接；三個(gè)濾波電感，三個(gè)濾波電感與三個(gè)逆變閥體的正極一一對(duì)應(yīng)連接；三個(gè)接觸器，每個(gè)接觸器串聯(lián)在三個(gè)濾波電感之一與一相電源之間，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的光伏變流器的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜導(dǎo)致功率轉(zhuǎn)換效率不高的技術(shù)問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了降低光伏變流器的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜度以提高功率轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)效果。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的光伏變流器的示意圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的功率發(fā)電單元的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型的說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)及上述附圖中的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類(lèi)似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本實(shí)用新型的實(shí)施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤?。此外，術(shù)語(yǔ)“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含。

根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例，提供了一種光伏發(fā)電變流器的實(shí)施例。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的光伏變流器的示意圖，如圖1所示，該光伏變流器包括三個(gè)逆變閥體，分別為逆變閥體11、逆變閥體12和逆變閥體13，以及三個(gè)濾波電感L_A、L_B、L_C，和三個(gè)接觸器K_A、K_B、K_C。

三個(gè)逆變閥體中每個(gè)逆變閥體均包括串聯(lián)的N個(gè)功率發(fā)電單元，其中，N為大于1的自然數(shù)。如圖1中所示，逆變閥體11包括N個(gè)串聯(lián)的功率發(fā)電單元：A相功率發(fā)電單元1～A相功率發(fā)電單元N，逆變閥體12包括N個(gè)串聯(lián)的功率發(fā)電單元：B相功率發(fā)電單元1～B相功率發(fā)電單元N，逆變閥體13包括N個(gè)串聯(lián)的功率發(fā)電單元：C相功率發(fā)電單元1～C相功率發(fā)電單元N。

三個(gè)逆變閥體的負(fù)極互相連接，每個(gè)逆變閥體的正極分別與一個(gè)濾波電感相連接。逆變閥體11的正極與濾波電感L_A相連，逆變閥體12的正極與濾波電感L_B相連，逆變閥體13的正極與濾波電感L_C相連。

每個(gè)接觸器串聯(lián)在三個(gè)濾波電感之一與一相電源之間。接觸器K_A串聯(lián)在濾波電感L_A與電源u_a之間，接觸器K_B串聯(lián)在濾波電感L_B與電源u_b之間，接觸器K_C串聯(lián)在濾波電感L_C與電源u_c之間。

每個(gè)功率發(fā)電單元包括功率逆變橋。優(yōu)選地，功率發(fā)電單元串聯(lián)的端口為功率逆變橋的正極和負(fù)極。

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種可選的功率發(fā)電單元的示意圖。如圖2所示，功率發(fā)電單元中的功率逆變橋包括四個(gè)單向功率開(kāi)關(guān)：第一單向功率開(kāi)關(guān)S1，第二單向功率開(kāi)關(guān)S2，第三單向功率開(kāi)關(guān)S3和第四單向功率開(kāi)關(guān)S4。

第一單向功率開(kāi)關(guān)，其中，功率逆變橋的正極為第一單向功率開(kāi)關(guān)的負(fù)極；第二單向功率開(kāi)關(guān)，第二單向功率開(kāi)關(guān)的正極與第一單向功率開(kāi)關(guān)的負(fù)極相連接；第三單向功率開(kāi)關(guān)，第三單向功率開(kāi)關(guān)的正極與第一單向功率開(kāi)關(guān)的正極相連接，其中，功率逆變橋的負(fù)極為第三單向功率開(kāi)關(guān)的負(fù)極；第四單向功率開(kāi)關(guān)，第四單向功率開(kāi)關(guān)的正極與第三單向功率開(kāi)關(guān)的負(fù)極相連接，第四單向功率開(kāi)關(guān)的負(fù)極與第二單向功率開(kāi)關(guān)的負(fù)極相連接。

第一單向功率開(kāi)關(guān)和第四單向功率開(kāi)關(guān)與第一微控制器相連接并受第一微控制器的控制驅(qū)動(dòng)，第一微控制器向第一單向功率開(kāi)關(guān)和第四單向功率開(kāi)關(guān)發(fā)出相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，第二單向功率開(kāi)關(guān)和第三單向功率開(kāi)關(guān)與第二微控制器相連接并受第二微控制器的控制驅(qū)動(dòng)，第二微控制器向第二單向功率開(kāi)關(guān)和第三單向功率開(kāi)關(guān)發(fā)出相同的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

第一微控制器和第二微控制器可以通過(guò)SPWM調(diào)制方法對(duì)功率逆變橋進(jìn)行調(diào)制。功率逆變橋?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)BOOST的升壓功能，在開(kāi)關(guān)調(diào)制過(guò)程中，可以注入橋臂直通量，進(jìn)行電感電流調(diào)節(jié)，以更好實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電的最大功率追蹤控制，因此控制方法比較簡(jiǎn)單，控制電路可以采用常規(guī)的微控制器如單片機(jī)、DSP、FPGA等。

第一單向功率開(kāi)關(guān)、第二單向功率開(kāi)關(guān)、第三單向功率開(kāi)關(guān)和第四單向功率開(kāi)關(guān)均包括串聯(lián)的功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)與二極管。

其中，功率半導(dǎo)體可以為IGBT功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)、GTO功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)和IGCT功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)之一。

如圖2中所示，功率發(fā)電單元還可以包括：光伏電池PV1，用于利用光伏發(fā)電；直流濾波電容C1，與光伏電池PV1并聯(lián)且直流濾波電容C1的正極與光伏電池PV1的正極相連接，直流濾波電容C1的負(fù)極與功率逆變橋的負(fù)極，也即T2端相連接；直流濾波電感L1，連在直流母線(xiàn)中，直流濾波電感L1的正極與光伏電池PV1的正極相連接，直流濾波電感L1的負(fù)極與功率逆變橋的正極，也即T1端相連接。

功率發(fā)電單元還可以包括交流濾波電容C2，交流濾波電容C2的正極與功率逆變橋的正極，也即T1端相連接，交流濾波電容C2的負(fù)極與功率逆變橋的負(fù)極，也即T2端相連接。

每個(gè)功率發(fā)電單元可以并聯(lián)有一個(gè)旁路開(kāi)關(guān)，如圖1中所示，A相功率發(fā)電單元1旁邊并聯(lián)有旁路開(kāi)關(guān)Ka1，A相功率發(fā)電單元2旁邊并聯(lián)有旁路開(kāi)關(guān)Ka2，A相功率發(fā)電單元3旁邊并聯(lián)有旁路開(kāi)關(guān)Ka3，B相和C相的逆變閥體中的每個(gè)功率發(fā)電單元與旁路開(kāi)關(guān)的并聯(lián)方式相同，在此不再贅述。

每個(gè)功率發(fā)電單元并聯(lián)的旁路開(kāi)關(guān)與故障檢測(cè)器相連接，用于在故障檢測(cè)器檢測(cè)出對(duì)應(yīng)的功率發(fā)電單元發(fā)生故障時(shí)斷開(kāi)。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可以應(yīng)用于高壓大容量光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏變流器，通過(guò)N個(gè)電流型的功率發(fā)電單元進(jìn)行串聯(lián)構(gòu)成高壓的變流器逆變閥體，3個(gè)逆變閥體進(jìn)行星型連接構(gòu)成三相變流器。逆變閥體中的每個(gè)功率發(fā)電單元均包含一個(gè)用于提供能源的光伏電池，一個(gè)作為本功率發(fā)電單元的直流電壓支撐的直流濾波電容，一個(gè)用于斬波續(xù)流儲(chǔ)能能量的直流濾波電感，四個(gè)單向功率開(kāi)關(guān)連接成橋式電路，構(gòu)成功率逆變橋，通過(guò)功率逆變橋進(jìn)行逆變斬波，功率發(fā)電單元的交流輸出經(jīng)過(guò)交流濾波電容平滑電流脈沖，每個(gè)功率發(fā)電單元還可以并聯(lián)旁路開(kāi)關(guān)，以便在功率發(fā)電單元出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行旁路。

由于功率發(fā)電單元采用的是電流型的逆變器，因此可以實(shí)現(xiàn)BOOST升壓的功能，省去原來(lái)在光伏電池和逆變器之間的直流/直流變換器，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于提高效率；

各個(gè)功率發(fā)電單元采用級(jí)聯(lián)形式進(jìn)行升壓擴(kuò)容，無(wú)需升壓變壓器，因此體積小，成本較低；

由于基本采用相同的功率發(fā)電單元的重復(fù)串聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)功率發(fā)電單元的電壓等級(jí)相同，因此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模塊性很強(qiáng)，很容易串聯(lián)實(shí)現(xiàn)高電壓輸出。

功率發(fā)電單元中的直流母線(xiàn)存在直流濾波電感，因此對(duì)于光伏板對(duì)地寄生電容的泄漏電流有抑制作用，有利于降低光伏板泄露的功率。

該實(shí)施例提供的光伏變流器通過(guò)各個(gè)功率發(fā)電單元的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)了無(wú)變壓器的升壓功能，并經(jīng)過(guò)交流濾波電感進(jìn)行濾波，最終經(jīng)過(guò)交流接觸器并聯(lián)到電網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。

以上所述僅是本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本申請(qǐng)?jiān)淼那疤嵯?，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。