專利名稱：一種基于lcl濾波的可調(diào)度三相光伏并網(wǎng)逆變裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種將光伏發(fā)電設(shè)備輸出的電能饋入電網(wǎng)的裝置，屬發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著全球化石能源的日漸枯竭和人類環(huán)保意識的不斷增強，以光伏為核心的太陽能發(fā)電事業(yè)近年來有了飛速的發(fā)展。光伏發(fā)電設(shè)備主要有獨立供電和并網(wǎng)發(fā)電兩種工作方式。傳統(tǒng)光伏發(fā)電設(shè)備大多采用獨立供電方式，而且以戶用和中小系統(tǒng)居多，易受到時間和季節(jié)的影響。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步和控制理論的發(fā)展，并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為光伏發(fā)電的發(fā)展趨勢。并網(wǎng)逆變器是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的核心部件，其性能直接影響著供電電能質(zhì)量以及并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因此，并網(wǎng)逆變技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備成為了研究的重點與熱點。目前，三相光伏并網(wǎng)逆變器存在的主要缺點是輸出電流波形差、設(shè)備成本高，而且光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率不穩(wěn)定，致使電網(wǎng)協(xié)調(diào)調(diào)度非常困難。

實用新型內(nèi)容本實用新型用于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷、提供一種基于LCL濾波的可調(diào)度三相光伏并網(wǎng)逆變裝置，以降低設(shè)備成本、提高并網(wǎng)電流質(zhì)量并實現(xiàn)電網(wǎng)對光伏系統(tǒng)的調(diào)度功能。本實用新型所稱問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種基于LCL濾波的可調(diào)度三相光伏并網(wǎng)逆變裝置，由逆變器、隔離變壓器、三個濾波電抗器和三個濾波電容組成，所述三個濾波電抗器和三個濾波電容接成三相LC濾波器，所述逆變器的直流輸入端接光伏電池的輸出端，交流輸出端依次經(jīng)由三個濾波電抗器與三個濾波電容接成的三相LC濾波器和隔離變壓器與電網(wǎng)連接。上述基于LCL濾波的可調(diào)度三相光伏并網(wǎng)逆變裝置，所述三相LC濾波器與隔離變壓器的漏感構(gòu)成三相LCL濾波器。上述基于LCL濾波的可調(diào)度三相光伏并網(wǎng)逆變裝置，所述逆變器DC/AC輸出電壓和電網(wǎng)電壓的相角差控制端連接逆變觸發(fā)電路的信號輸出端。上述基于LCL濾波的可調(diào)度三相光伏并網(wǎng)逆變裝置，所述三個濾波電容的支路上均串接有防諧振電阻；所述逆變器的直流輸入端并接有直流穩(wěn)壓電容。本實用新型利用隔離變壓器漏感與前面的三個濾波電抗器和三個濾波電容構(gòu)成三相LCL濾波器，節(jié)省了三個電抗器，降低了逆變裝置的制造成本。該LCL濾波器可使逆變裝置在較低開關(guān)頻率下獲得高質(zhì)量的并網(wǎng)電流，進(jìn)而可以降低開關(guān)頻率，減小逆變器開關(guān)損耗。此外，光伏發(fā)電設(shè)備利用本實用新型并網(wǎng)時，通過改變逆變器輸出電壓與電網(wǎng)電壓的相角差即可改變送入電網(wǎng)的有功功率，實現(xiàn)電網(wǎng)對光伏系統(tǒng)的調(diào)度功能。
圖1是本實用新型的電原理圖；圖2是LCL濾波器的等效原理圖；圖3是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)等效原理圖；圖4是本實用新型的控制流程圖。圖中各符號為GV、光伏電池；D、二極管；DC/AC、逆變器；B、蓄電池組；N、電網(wǎng)；T、 隔離變壓器；CF、逆變觸發(fā)電路；L1、L2、L3、濾波電抗器；CO、直流穩(wěn)壓電容；C1、C2、C3、濾波電容；R、防諧振電阻；濾波電感；9、濾波電容；1 、隔離變壓器的一次側(cè)漏感；&、防諧振電阻；Rf、Rt繞組電阻； ι 、經(jīng)過LCL濾波后的逆變器輸出電壓的基波分量； 、電網(wǎng)電壓逆變器輸出電壓與電網(wǎng)電壓的相角差；、隔離變壓器的二次側(cè)電抗；P、送入電網(wǎng)的有功功率。
具體實施方式
本實用新型提出了一種基于LCL濾波的可調(diào)度三相光伏并網(wǎng)逆變裝置，利用該裝置可以實現(xiàn)流入電網(wǎng)有功功率的協(xié)調(diào)控制、提供高質(zhì)量的并網(wǎng)電流。本實用新型利用隔離變壓器T的漏感與前級LC濾波器相結(jié)合實現(xiàn)LCL濾波器的功能，省去了三個濾波電抗器， 且隔離變壓器和電抗器鐵芯可采用低頻材料制造，因此成本并不高。這種新型三相光伏并網(wǎng)逆變裝置采用隔離變壓器T進(jìn)行絕緣和變壓，具有良好的抗雷擊和消除尖波的功能，系統(tǒng)的穩(wěn)定性強。參看圖1，本實用新型主要包括直流穩(wěn)壓電容CO、逆變器DC/AC、濾波電抗器Li、 L2、L3、濾波電容Cl、C2、C3、隔離變壓器T、交流電網(wǎng)N和控制器，濾波電抗器Ll、L2、L3、濾波電容Cl、C2、C3和隔離變壓器T的漏感共同組成了 LCL濾波器。這樣，光伏電池GV產(chǎn)生的直流電能通過逆變器DC/AC逆變?yōu)榻涣麟姡?jīng)LCL濾波后通過隔離變壓器T饋送到電網(wǎng)。 LCL濾波器保證了逆變裝置在較低開關(guān)頻率時能夠獲得高質(zhì)量的并網(wǎng)電流和優(yōu)良的動靜態(tài)性能。此外，本實用新型通過逆變觸發(fā)電路CF調(diào)節(jié)控制逆變器DC/AC輸出電壓和電網(wǎng)電壓的相角差，實現(xiàn)了有功功率的可調(diào)度特性，可以根據(jù)電網(wǎng)的需要將光伏陣列產(chǎn)生的電能輸送到電網(wǎng)，多余的電能可以采用儲能裝置存儲起來。圖2所示是一組LCL濾波器的等效原理圖，它是由濾波電啓ι (對應(yīng)圖1中的Li、
L2、L3)、濾波電容9 (對應(yīng)圖1中的C1、C2、C3)、隔離變壓器的一次側(cè)漏感知組合而成，其
中濾波電感i和變壓器漏感均附有相應(yīng)繞組電阻(Rf、Ph)。為了抑制諧振，本設(shè)計中在濾
波電容支路上串聯(lián)一電阻元件& (對應(yīng)圖1中的三個電阻R)。這種利用隔離變壓器的漏感與前級LC共同組成的LCL濾波器，省去了三個電抗器，在降低成本和減小逆變器體積的同時，實現(xiàn)了高質(zhì)量的并網(wǎng)電流，充分體現(xiàn)了 LCL濾波器的優(yōu)勢。本實用新型中開關(guān)頻率采用9600Hz，在這種高開關(guān)頻率下，再加上LCL濾波器的濾波，逆變器輸出電壓波形已非常接近正弦波。因此可以將三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)可以等效為
單機對無窮大系統(tǒng)，如圖3所示。圖中 1為經(jīng)過LCL濾波后的逆變器輸出電壓的基波分量，A為電網(wǎng)電圧力逆變器輸出電壓與電網(wǎng)電壓的相角差，^2為隔離變壓器的二次側(cè)電抗。根據(jù)單機無窮大系統(tǒng)的功率方程可知
U 1-U.P= ssmS
xn改變逆變器輸出電壓與電網(wǎng)電壓的相角差即可改變送入電網(wǎng)的有功功率，實現(xiàn)電網(wǎng)對光伏系統(tǒng)的調(diào)度功能。本實用新型的光伏電池GV采用50(17)P660*630多晶硅太陽能光伏電池組件，單個組件的標(biāo)稱參數(shù)為最大功率50W、開路電壓22V、短路電流3. 2A、最大功率點電壓17V、最大功率點電流2. 94A。直流穩(wěn)壓電容CO主要起一定的濾波和穩(wěn)壓作用。逆變器DC/AC是電能變換裝置。圖4是控制器的控制流程圖，首先控制器的單片機芯片根據(jù)采樣結(jié)果進(jìn)行分析， 檢測出是否有過電壓、過電流等報警信息；在確定并網(wǎng)系統(tǒng)正常工作后，進(jìn)行閉環(huán)控制。如果交流電網(wǎng)需要進(jìn)行功率的調(diào)度，則增加相角修正環(huán)節(jié)，根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)度需求進(jìn)行控制。
權(quán)利要求1.一種基于LCL濾波的可調(diào)度三相光伏并網(wǎng)逆變裝置，其特征在于，由逆變器(DC/ AC)、隔離變壓器(Τ)、三個濾波電抗器和三個濾波電容組成，所述三個濾波電抗器和三個濾波電容接成三相LC濾波器，所述逆變器的直流輸入端接光伏電池(GV)的輸出端，交流輸出端依次經(jīng)由三個濾波電抗器與三個濾波電容接成的三相LC濾波器和隔離變壓器(T)與電網(wǎng)(N)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于LCL濾波的可調(diào)度三相光伏并網(wǎng)逆變裝置，其特征在于，所述三相LC濾波器與隔離變壓器的漏感(Ln)構(gòu)成三相LCL濾波器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于LCL濾波的可調(diào)度三相光伏并網(wǎng)逆變裝置，其特征在于，所述逆變器(DC/AC)輸出電壓和電網(wǎng)電壓的相角差控制端連接逆變觸發(fā)電路(CF)的信號輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于LCL濾波的可調(diào)度三相光伏并網(wǎng)逆變裝置，其特征在于，所述三個濾波電容的支路上均串接有防諧振電阻；所述逆變器(DC/AC)的直流輸入端并接有直流穩(wěn)壓電容(CO)。
專利摘要一種基于LCL濾波的可調(diào)度三相光伏并網(wǎng)逆變裝置，它由逆變器、隔離變壓器、三個濾波電抗器和三個濾波電容組成，所述三個濾波電抗器和三個濾波電容接成三相LC濾波器，所述逆變器的直流輸入端接光伏電池的輸出端，交流輸出端依次經(jīng)由三個濾波電抗器與三個濾波電容接成的三相LC濾波器和隔離變壓器與電網(wǎng)連接。本實用新型可在較低開關(guān)頻率下獲得高質(zhì)量的并網(wǎng)電流，利用變壓器漏感與三個濾波電抗器和濾波電容構(gòu)成三相LCL濾波器，節(jié)省了三個電抗器,而且制造成本低，通過改變逆變器輸出電壓與電網(wǎng)電壓的相角差即可改變送入電網(wǎng)的有功功率，實現(xiàn)電網(wǎng)對光伏系統(tǒng)的調(diào)度功能。
文檔編號H02J3/38GK201946990SQ20102067939
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者張建成, 強玉尊, 曹雷 申請人:華北電力大學(xué)(保定)