一種共用電容拓撲的光伏並聯逆變器系統的製作方法
2023-10-10 18:13:49
本發明涉及光伏並聯逆變器系統
技術領域：
，具體涉及一種共用電容拓撲的光伏並聯逆變器系統。
背景技術：
：目前可再生能源取代傳統化石能源正成為世界能源發展的主要趨勢。為解決經濟發展的需要及由此所帶來的環境問題，國內光伏電站的裝機容量在近年得到迅速發展。尤其在西北省份，大型光伏電站成為發展的主流。隨著光伏電站容量的不斷增大，為降低光伏發電成本，逆變器單機容量隨之增加，模塊化並聯單機及多機並聯逆變器系統成為一種技術發展的趨勢。通過在多(模塊)機間進行載波的高頻同步，可最大程度上削減多(模塊)機並聯帶來的環流問題，保證多(模塊)機並聯逆變器系統的成功實現。光伏併網逆變器為了保證併網電流的質量，目前主要採用LCL濾波器取代單L濾波器實現對逆變器輸出電流中高頻載波成份等的濾除，但LCL濾波器存在諧振使得系統控制變得複雜。傳統多(模塊)機並聯逆變器系統在構成上為單(模塊)機間的直接並聯，這種方案在實際應用中，隨著並機(模塊)臺數的增加，多(模塊)機並聯逆變器系統的LCL濾波器等效參數發生變化，導致系統諧振頻率逐漸降低。對安裝了無源阻尼裝置或設計了有源阻尼控制算法的系統，LCL諧振頻率的偏移將極大地降低系統預期的阻尼效果，從而影響濾波器的濾波效果，甚至導致系統失穩。技術實現要素：為了解決上述現有技術存在的問題，本發明提供一種共用電容拓撲的光伏並聯逆變器系統，解決了現有技術隨著並機(模塊)臺數的增加，多(模塊)機並聯逆變器系統的LCL濾波器等效參數發生變化，導致系統諧振頻率逐漸降低的問題。為了達到上述目的，本發明採用如下技術方案：一種共用電容拓撲的光伏並聯逆變器系統，包括多路光伏併網逆變單元，每路光伏併網逆變單元分別串聯單獨的交流輸出LC濾波單元，形成支路，多個支路並聯輸出端的後級接有一個共用電容單元，共用電容單元的輸出端與電網相連接；各支路自身輸出的LC濾波與並聯後共用電容單元的濾波電容及電網側等效電感整體構成LCCL型濾波結構，由於共用電容單元的電容與各支路濾波電容為並聯關係，故系統在整體上仍為LCL型濾波結構；所述交流輸出LC濾波單元的電感與電容的乘積等於電網側電感與共用電容單元的電容的乘積，即逆變側電感與電容的乘積等於網側電感與電容的乘積，該LCL型濾波結構的諧振頻率將不會隨支路個數的變化而發生變化。在添加無源阻尼硬體裝置的系統中，所述無源阻尼裝置添加在共用電容單元位置，即能夠保證獲取足夠的阻尼效果且削減無源阻尼裝置的數量。本發明與現有技術相比，具有如下優點：在本發明系統中，各支路除具有獨立的LC濾波器外，還在其並聯後共用一個濾波電容，各並聯模塊自身輸出的LC濾波與並聯後公用的濾波電容及網側等效電感整體構成LCCL型的濾波結構。該光伏並聯逆變器系統具有以下優點：1)由於共用電容單元的電容與各支路濾波電容為並聯關係，故系統濾波器在整體上仍為LCL型濾波結構。在保證逆變側電感與電容的乘積等於網側電感與電容的乘積時，該LCL型濾波結構的諧振頻率將不會隨支路個數的變化而發生變化。在實際應用中，只要保證上述兩個乘積近似相等或兩者的差在一定的範圍內，即可保證諧振頻率變化範圍很小，從根本上解決了參數隨結構變化而變化的問題，保證了預期的阻尼效果，降低了系統失穩的風險。2)在該方案中，逆變側電感與電容的乘積近似等於網側電感與電容的乘積，而逆變側電感通常遠大於網側等效電感，故多模塊並聯後共用電容的容值將大於各並聯模塊逆變側交流濾波電容的容值，這樣可以較大地削減逆變側交流濾波電容的容值，從而降低系統的成本。3)採用該拓撲方案，在添加無源阻尼硬體裝置的機型中，只需將無源阻尼裝置添加在共用電容單元位置即可保證獲取足夠的阻尼效果，由於共用電容的數量明顯少於逆變側交流濾波電容的數量，因此，採用該方案將可以極大地削減無源阻尼裝置的數量，從而削減系統在該方面的成本。附圖說明圖1為本發明共用電容拓撲並聯逆變器系統框圖。圖2為本發明系統等效電路。圖3為原方案隨並機數量的增加時系統的諧振頻率變化圖。圖4為本發明方案隨並機數量的增加系統的諧振頻率變化圖。圖5為原方案多(模塊)機並聯無源阻尼配置。圖6為本發明方案多(模塊)機並聯無源阻尼配置。具體實施方式以下結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。如圖1所示，本發明一種共用電容拓撲的光伏並聯逆變器系統，包括多路光伏併網逆變單元，每路光伏併網逆變單元分別串聯單獨的交流輸出LC濾波單元，形成支路，多個支路並聯輸出端的後級接有一個共用電容單元，共用電容單元的輸出端與電網相連接。在保證各支路參數一致，並採用載波高頻同步消除各支路間環流的情況下，不同支路間可以通過等效變換推導得到圖2所示的系統等效電路。從中可以看到，對每個支路，其濾波器構成為LCCL，由於兩個電容為並聯關係，該濾波器實際仍為LCL型結構。以圖1中各參數為例，對LCL型濾波器，其只有一個支路運行時，其諧振頻率表達式為：f=12πLc+LgLcLg(Cf+Cg)---(1)]]>當n個支路同時並聯運行時，根據圖2，此時的系統諧振頻率表達式變為：f′=12πLc+nLgLcnLg(Cf+Cgn)---(2)]]>要想保證LCL濾波器諧振頻率不會隨支路並聯數量的變化而變化，即是要求：12πLc+LgLcLg(Cf+Cg)=12πLc+nLgLcnLg(Cf+Cgn)---(3)]]>很顯然，此時要令：Lc+LgLcLg(Cf+Cg)=Lc+nLgLcnLg(Cf+Cgn)Lc+LgLcLg(Cf+Cg)LcLg(nCf+Cg)Lc+nLg=1Lg(LcLg+1)Cf(CgCf+1)Cf(n+CgCf)Lg(LcLg+n)=1(LcLg+1)(CgCf+1)(n+CgCf)(LcLg+n)=1---(4)]]>若能夠保證：LcCf＝LgCg(5)很顯然，系統的諧振頻率將不會隨支路並聯數量的變化而變化。圖3與圖4分別給出了採用直接並聯方案與本發明提出方案時，隨併網支路數量的增加，系統諧振頻率的變化。從中可以明顯的看到，本發明提出方案可以從根本上解決並機數量變化導致系統諧振頻率變化的問題。由於逆變器側電感Lc通常都遠大於網側等效電感Lg，由式(5)可知，此時逆變側電容Cf將遠小於網側電容Cg。由於Cg為共用電容，在整個系統中的數量很少，故採用該方案，可以極大地削減整體電容的容值，而在需要添加無源阻尼裝置的機型中，可以將阻尼裝置添加到共用電容位置，從而減少所需硬體的數量，可以從圖5與圖6的對比看到，原方案需要給每個並聯支路的LC濾波器的電容添加阻尼裝置，而本發明只需要在共用電容位置添加阻尼裝置，這樣可有效的降低系統成本。當前第1頁1 2 3