本實(shí)用新型涉及一種直流光伏發(fā)電變流器，適用于太陽能光伏電池板與微電網(wǎng)直流母線之間的能量傳遞。

背景技術(shù)：

太陽能具有儲(chǔ)量豐富、分布范圍廣泛、清潔無污染等特點(diǎn)，隨著太陽電池轉(zhuǎn)換效率的不斷提高、生產(chǎn)成本的不斷下降，太陽能光伏發(fā)電將在能源、環(huán)境和人類社會(huì)未來發(fā)展中占據(jù)重要地位。根據(jù)光伏分布以及功率等級(jí)，可以把光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為集中式和組串式，集中式結(jié)構(gòu)只采用一臺(tái)并網(wǎng)逆變器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且逆變效率高。但光伏陣列的特性曲線出現(xiàn)復(fù)雜多波峰，單一的集中式結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)良好的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT），并且這種結(jié)構(gòu)需要相對(duì)較高的直流母線電壓，降低了系統(tǒng)的安全性。組串式結(jié)構(gòu)每個(gè)模塊均保證滿足MPPT設(shè)計(jì)，最大程度地提高了系統(tǒng)發(fā)電效率，并且系統(tǒng)擴(kuò)充有很大的靈活性，但逆變器數(shù)量多，系統(tǒng)成本大。

當(dāng)前，由于組串式和集中式變流器對(duì)功率要求差別很大，所以市面上現(xiàn)有的光伏變流器有很多但都是針對(duì)某一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，缺少對(duì)光伏組串式和集中式結(jié)構(gòu)同時(shí)支持的產(chǎn)品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種直流光伏發(fā)電變流器，本實(shí)用新型的變流器能夠同時(shí)滿足組串式和集中式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的需求，解決了背景技術(shù)中所指出的不足。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種直流光伏發(fā)電變流器，包括并聯(lián)設(shè)置的第一橋臂單元、第二橋臂單元和第三橋臂單元，所述第一、第二、第三橋臂單元內(nèi)均設(shè)有功率開關(guān)管，所述第一、第二、第三橋臂單元的一端與直流母線相連，另一端分別通過第一電感、第二電感和第三電感連接光伏陣列的輸出端。

優(yōu)選的，所述第一、第二、第三橋臂單元內(nèi)的功率開關(guān)管的開關(guān)控制與其電路內(nèi)的三角載波相適應(yīng)（波型相互交錯(cuò)120°），功率開關(guān)管的開關(guān)使各電路的三角載波波型相疊加，三路電流的三角載波為大小相同、相位交錯(cuò)的鋸齒波，使電流幅值相對(duì)于總電流直流分量的比值大大降低，并且紋波頻率也增大到原來的三倍從而更好濾除，降低了對(duì)三路電感的要求，使同等容量下電感所占的體積大大減小。

優(yōu)選的，所述第一橋臂單元由第一、第四功率開關(guān)管串聯(lián)組成；所述第二橋臂單元由第三、第六功率開關(guān)管串聯(lián)組成；所述第三橋臂單元由第二、第五功率開關(guān)管串聯(lián)組成。

可選的，所述第一橋臂單元通過位于所述第一、第四功率開關(guān)管之間的第一電結(jié)點(diǎn)連接所述光伏陣列的輸出端；所述第二橋臂單元通過位于所述第三、第六功率開關(guān)管之間的第二電結(jié)點(diǎn)連接所述光伏陣列的輸出端；所述第三橋臂單元通過位于所述第三、第六功率開關(guān)管之間的第三電結(jié)點(diǎn)連接所述光伏陣列的輸出端，所述直流母線側(cè)并聯(lián)設(shè)置有第一電容，所述光伏陣列側(cè)并聯(lián)設(shè)置有第二電容。

可選的，所述第一橋臂單元通過位于所述第一、第四功率開關(guān)管之間的第一電結(jié)點(diǎn)連接第一光伏陣列的輸出端；所述第二橋臂單元通過位于所述第三、第六功率開關(guān)管之間的第二電結(jié)點(diǎn)連接第二光伏陣列的輸出端；所述第三橋臂單元通過位于所述第三、第六功率開關(guān)管之間的第三電結(jié)點(diǎn)連接第三光伏陣列的輸出端；所述直流母線側(cè)并聯(lián)設(shè)置有第一電容，所述第一光伏陣列光伏陣列側(cè)并聯(lián)設(shè)置有第二電容，所述第二光伏陣列側(cè)并聯(lián)設(shè)置有第三電容，所述第三光伏陣列側(cè)并聯(lián)設(shè)置有第四電容。

優(yōu)選的，所述第一、第二、第三、第四、第五、第六功率開關(guān)管均為IGBT管，所述第一、第二、第三、第四、第五、第六功率開關(guān)管均并聯(lián)設(shè)置有反向二極管，所述反向二極管起反向續(xù)流作用，所述反向二極管優(yōu)選采用肖特基二極管。

優(yōu)選的，所述第一、第二、第三、第四、第五、第六功率開關(guān)管內(nèi)均設(shè)有信號(hào)采集裝置，所述信號(hào)采集裝置與控制系統(tǒng)通信連接。

優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)通過PWM驅(qū)動(dòng)電路連接各所述功率開關(guān)管，根據(jù)所述信號(hào)采集裝置的采集信息計(jì)算后生成相應(yīng)的控制信號(hào)。

優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)設(shè)有處理器，所述處理器的芯片為工業(yè)級(jí)DSP芯片。

優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)與遠(yuǎn)端服務(wù)器通訊連接，遠(yuǎn)端服務(wù)器實(shí)時(shí)監(jiān)控變流器的運(yùn)行狀態(tài)并可以根據(jù)需要發(fā)出主動(dòng)調(diào)控指令。

本實(shí)用新型的有益效果為：

本實(shí)用新型的變流器設(shè)有三路并聯(lián)設(shè)計(jì)的橋臂單元，每一路橋臂單元均串聯(lián)有若干功率開管，通過三路橋臂單元的并聯(lián)設(shè)置使電路能夠承擔(dān)更大的電流，增大功率從而解決目前單個(gè)電力電子器件的電流定額遠(yuǎn)不能滿足大功率直流/直流變流器要求的矛盾。同時(shí)三路并聯(lián)設(shè)置使電路還有互為備用的功能，一個(gè)橋臂單元電路發(fā)生故障后其余單元還可以繼續(xù)工作，進(jìn)而提高了變流器的總體可靠性。三路橋臂單元可以分別與三路不同的光伏陣列相連接使變流器能夠同時(shí)滿足集中式和組串式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。采用三路并聯(lián)設(shè)計(jì)的橋臂單元還可減小總的電流紋波及其諧波，從而減小濾波器體積和重量。通過控制系統(tǒng)提高等效開關(guān)頻率，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的電路圖；

圖2是本實(shí)用新型另一個(gè)具體實(shí)施例的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

參見圖1至圖2，本實(shí)用新型公開了一種直流光伏發(fā)電變流器，包括由第一、第四功率開關(guān)管串聯(lián)組成的第一橋臂單元，第三、第六功率開關(guān)管串聯(lián)組成的第二橋臂單元，第二、第五功率開關(guān)管串聯(lián)組成的第三橋臂單元，所述第一橋臂單元的一端與直流母線相連、另一端通過第一電感連接光伏陣列的輸出端，所述第二橋臂單元的一端與所述第一橋臂單元相連、另一端通過第二電感連接所述光伏陣列的輸出端，所述第三橋臂單元的一端與所述第二橋臂單元相連、另一端通過第三電感連接所述光伏陣列的輸出端，所述直流母線側(cè)設(shè)有并聯(lián)的第一電容，所述光伏陣列的輸入端和輸出端之間設(shè)有與所述光伏陣列并聯(lián)的第二電容。

本實(shí)用新型的變流器還可以連接三路不同的光伏陣列，每一路橋臂單元分別連接一路光伏陣列，并在每一路光伏陣列側(cè)并聯(lián)設(shè)置濾波電容，其連接電路如圖2所示。將三路橋臂單元分別連接三路不同的光伏陣列，每路都可以當(dāng)做獨(dú)立的一個(gè)直流/直流變流器來控制，當(dāng)一路橋臂單元電路發(fā)生故障后其余兩路還可繼續(xù)工作，提高了變換器總體的可靠性。每路都具有獨(dú)立MPPT功能可以最大程度的提高發(fā)電效率，并且三路光伏陣列只需要對(duì)接一個(gè)光伏并網(wǎng)逆變器就可以，這樣不僅提高了系統(tǒng)效率，還降低了系統(tǒng)的成本。

本實(shí)用新型通過控制各功率開關(guān)管的開關(guān)實(shí)現(xiàn)了電流從光伏陣列到直流母線的流通，電流經(jīng)過三路橋臂單元提高了三倍，使光伏設(shè)備的容量也提高了三倍。

通過控制三路橋臂單元的開關(guān)時(shí)間使工頻波形相互交錯(cuò)120°，可以使等效開關(guān)頻率擴(kuò)大到原來的三倍，通過三路鋸齒波交錯(cuò)疊加，使總的電流紋波幅值相對(duì)于總電流直流分量的比值大大降低，并且紋波頻率也增大到原來的三倍從而更好濾除，降低了與三路橋臂單元相連接的電感的要求，使同等容量下電感所占的體積大大減小。通過此種方式使每路橋臂單元上的電力電子器件開關(guān)頻率也無需太高，從而降低了開關(guān)損耗。

本實(shí)用新型的變流器可拆分獨(dú)立控制并可以同時(shí)接幾路不同的光伏陣列。三路橋臂單元的各個(gè)單元變換電路還有互為備用的功能，一個(gè)單元電路發(fā)生故障后其余單元還可繼續(xù)工作，提高了變換器總體可靠性。

本實(shí)用新型用于光伏發(fā)電系統(tǒng)，可以很好的彌補(bǔ)傳統(tǒng)光伏變流器設(shè)計(jì)單一性的不足，可同時(shí)支持組串式和集中式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，每一路橋臂單元均能實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)追蹤，最大程度地提高了系統(tǒng)發(fā)電效率，同時(shí)又大幅度的降低系統(tǒng)的成本。