本發(fā)明涉及新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的輸出濾波器。

背景技術(shù)：

為了提高光伏逆變器或風(fēng)力發(fā)電逆變器的單機(jī)容量，逆變器并聯(lián)結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，并且為了升壓或與電網(wǎng)隔離，逆變器需通過變壓器并聯(lián)后接入電網(wǎng)。如在光伏發(fā)電領(lǐng)域，典型方案為兩臺(tái)逆變器經(jīng)雙繞組變壓器或雙分裂變壓器并聯(lián)后接入電網(wǎng)。

近年來，一種開繞組變壓器式雙逆變器拓?fù)湟蚱鋬?yōu)異的性能得到廣泛的研究與關(guān)注。這種拓?fù)鋵⒆儔浩鞯蛪簜?cè)原本星形或三角形聯(lián)結(jié)的繞組連接點(diǎn)拆開，分別連接兩臺(tái)逆變器的交流側(cè)，其中所連逆變器拓?fù)淇蔀閮呻娖交蚨嚯娖酵負(fù)?。這種結(jié)構(gòu)不僅可以增大系統(tǒng)容量，而且通過合適的調(diào)制，由兩臺(tái)兩電平逆變器構(gòu)成的雙逆變器拓?fù)淇傻刃?臺(tái)三電平逆變器，由兩臺(tái)N電平逆變器構(gòu)成的雙逆變器拓?fù)淇梢缘刃?臺(tái)(2N-1)電平逆變器。由于這種組合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可輸出更高的電平，因而相較于傳統(tǒng)兩臺(tái)逆變器通過變壓器并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，可以降低輸出電壓的諧波含量。所以，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不僅增大了系統(tǒng)容量，還降低了對(duì)逆變器并網(wǎng)輸出濾波器的濾波要求。

實(shí)際上，開繞組變壓器式雙逆變器拓?fù)渲钥梢越档洼敵鲭妷褐C波含量，本質(zhì)上是因?yàn)橥ㄟ^特殊的調(diào)制策略，使得兩逆變器各自的輸出電壓諧波中含有較多的同頻同相成分，而兩逆變器的合成輸出電壓為兩逆變器各自的輸出電壓之差，這樣兩逆變器各自的輸出電壓諧波中同頻同相的成分就可以相互抵消，最終降低了雙逆變器拓?fù)浜铣奢敵鲭妷旱闹C波含量。

因此，如何利用以上開繞組變壓器式雙逆變器拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，設(shè)計(jì)適合該拓?fù)涞臑V波器，在滿足一定濾波要求的前提下盡可能減少濾波電感用量，從而減小濾波器成本，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

北京交通大學(xué)2015年博士論文“基于開繞組拓?fù)潆p變流器控制策略研究”中公開了三種現(xiàn)有應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器拓?fù)涞臑V波方案，具體如下：

現(xiàn)有方案1：?jiǎn)坞姼袨V波，即兩臺(tái)逆變器分別接單電感濾波器后再接入開繞組變壓器。這種濾波器優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且可以充分利用開繞組變壓器式雙逆變器拓?fù)浜铣奢敵鲭妷褐C波較小的優(yōu)勢(shì)，但該低階濾波器的濾波能力較差，要達(dá)到對(duì)逆變器輸出諧波的足夠衰減需較大的電感量，增大了系統(tǒng)的體積與成本。

現(xiàn)有方案2：獨(dú)立LCL濾波，即兩臺(tái)逆變器分別接LCL濾波器后再接入開繞組變壓器。這種濾波器是對(duì)傳統(tǒng)兩臺(tái)逆變器分別接LCL濾波器后經(jīng)雙繞組/雙分裂變壓器并聯(lián)結(jié)構(gòu)的直接改造，即將雙繞組/雙分裂變壓器替換為開繞組式變壓器。但是由于LCL濾波器中濾波電容的旁路作用，將原本兩逆變器輸出電壓諧波中本可以互相抵消的部分也旁路掉了，這使得開繞組變壓器式雙逆變器拓?fù)涞膬?yōu)勢(shì)不再，濾波器濾波壓力較大，所需電感量也較大。

現(xiàn)有方案3：共電容式LCL濾波，即兩臺(tái)逆變器接共濾波電容式LCL濾波器后再接入開繞組變壓器。這種濾波器可使兩逆變器的輸出電壓諧波通過濾波電感以及共用的濾波電容相互抵消，一定程度上保留了開繞組變壓器式雙逆變器的優(yōu)勢(shì)，但這種結(jié)構(gòu)諧波抵消支路與諧波旁路支路相耦合，會(huì)影響高頻濾波效果，所需濾波電感量依然較大，仍有改進(jìn)的空間。

綜上所述，現(xiàn)有各技術(shù)方案難以同時(shí)兼顧：①保留這種雙逆變器拓?fù)漭敵鲭妷褐C波較小的優(yōu)勢(shì)；②采用高階濾波器來提供更高的諧波衰減能力。這使得濾波器為達(dá)到相應(yīng)濾波要求而所需電感量較大，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的輸出濾波器，克服上述現(xiàn)有濾波器拓?fù)涞牟蛔?，保證充分利用開繞組變壓器式雙逆變器拓?fù)洹皟赡孀兤鬏敵鲭妷褐C波相消”的特點(diǎn)，同時(shí)使用高階濾波結(jié)構(gòu)增加濾波器諧波衰減能力，在滿足諧波抑制要求的前提下盡可能減少濾波電感用量，減小濾波成本。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的輸出濾波器，開繞組變壓器的A相繞組設(shè)置有一次側(cè)三相端子A1與拆開側(cè)三相端子A2，B相繞組設(shè)置有一次側(cè)三相端子B1與拆開側(cè)三相端子B2，C相繞組設(shè)置有一次側(cè)三相端子C1與拆開側(cè)三相端子C2；該輸出濾波器包括設(shè)置在開繞組變壓器一次側(cè)的三相逆變器1和三相逆變器2；該輸出濾波器還包括設(shè)置在開繞組變壓器二次側(cè)的三相濾波電抗L3和三相濾波電容C；其中三相濾波電抗L3的一端分別與開繞組變壓器三相繞組的二次側(cè)連接，另一端作為濾波器輸出與電網(wǎng)連接；三相濾波電容C并接于三相濾波電抗L3與開繞組變壓器二次側(cè)的三個(gè)連接點(diǎn)U、V、W處；

該輸出濾波器還包括至少一組一次側(cè)三相濾波電抗，一組一次側(cè)三相濾波電抗包括三個(gè)一次側(cè)濾波電抗，三個(gè)一次側(cè)濾波電抗的一端分別與三相逆變器1或三相逆變器2的三相輸出橋臂連接，另一端分別與開繞組變壓器三相繞組的三個(gè)一次側(cè)三相端子或者三個(gè)拆開側(cè)三相端子相連接，三個(gè)一次側(cè)三相端子即一次側(cè)三相端子A1、一次側(cè)三相端子B1、一次側(cè)三相端子C1，三個(gè)拆開側(cè)三相端子即拆開側(cè)三相端子A2、拆開側(cè)三相端子B2、拆開側(cè)三相端子C2；與開繞組變壓器每相繞組的兩個(gè)端子相連接的三相逆變器1和三相逆變器2的輸出端是同相輸出端。

優(yōu)選地，該輸出濾波器包括兩組一次側(cè)三相濾波電抗，其中一組的三個(gè)一次側(cè)濾波電抗的一端分別與三相逆變器1的三相輸出橋臂連接，另一端分別與開繞組變壓器三相繞組的一次側(cè)三相端子A1、一次側(cè)三相端子B1、一次側(cè)三相端子C1連接；另一組的三個(gè)一次側(cè)濾波電抗的一端分別與三相逆變器2的三相輸出橋臂連接，另一端分別與開繞組變壓器三相繞組的拆開側(cè)三相端子A2、拆開側(cè)三相端子B2、拆開側(cè)三相端子C2連接。

優(yōu)選地，所述三相濾波電容C為三角形聯(lián)結(jié)。

優(yōu)選地，所述三相濾波電容C為星形聯(lián)結(jié)。

從上述技術(shù)方案中可以看出，本發(fā)明所提供的濾波器在兩臺(tái)逆變器的交流側(cè)之間，僅串有濾波電抗和變壓器，無(wú)諧波旁路支路，可使得兩逆變器輸出電壓諧波中的同頻同相成分充分相互抵消，保留了開繞組變壓器式雙逆變器拓?fù)涞膬?yōu)勢(shì)。同時(shí)，開繞組變壓器漏抗、開繞組變壓器一次側(cè)的三相濾波電抗、開繞組變壓器二次側(cè)的三相濾波電容和三相濾波電抗以及電網(wǎng)等效阻抗，共同構(gòu)成了雙逆變器系統(tǒng)的LCL濾波結(jié)構(gòu)，該LCL濾波器具有較高的諧波抑制能力，并且僅對(duì)雙逆變器系統(tǒng)的合成輸出電壓諧波進(jìn)行濾波，該合成輸出電壓為兩逆變器輸出電壓之差，即兩逆變器諧波相消后的輸出電壓，濾波壓力因而較小，所以與現(xiàn)有技術(shù)公開的應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的濾波器拓?fù)湎啾?，在相同濾波要求下，本發(fā)明所需電感量可大為降低，從而減小了濾波器成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一公開的一種應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的輸出濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二公開的一種應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的輸出濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例三公開的一種應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的輸出濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例四公開的一種應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的輸出濾波器結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實(shí)施方式

以下，將參照附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。

實(shí)施例一：

圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例一公開的一種應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的輸出濾波器結(jié)構(gòu)，開繞組變壓器的A相繞組設(shè)置有一次側(cè)三相端子A1與拆開側(cè)三相端子A2，B相繞組設(shè)置有一次側(cè)三相端子B1與拆開側(cè)三相端子B2，C相繞組設(shè)置有一次側(cè)三相端子C1與拆開側(cè)三相端子C2；該輸出濾波器包括設(shè)置在開繞組變壓器一次側(cè)的三相逆變器1和三相逆變器2，該輸出濾波器還包括設(shè)置在開繞組變壓器二次側(cè)的三相濾波電抗L3和三相濾波電容C；其中三相濾波電抗L3的一端分別與開繞組變壓器三相繞組的二次側(cè)連接，另一端作為濾波器輸出與電網(wǎng)連接；三相濾波電容C呈三角形聯(lián)結(jié)，并接于三相濾波電抗L3與開繞組變壓器二次側(cè)的三個(gè)連接點(diǎn)U、V、W處；

該輸出濾波器還包括至少一組一次側(cè)三相濾波電抗L4，一組一次側(cè)三相濾波電抗L4包括三個(gè)一次側(cè)濾波電抗，三個(gè)一次側(cè)濾波電抗的一端分別與三相逆變器1或三相逆變器2的三相輸出橋臂連接，另一端分別與開繞組變壓器三相繞組的一次側(cè)三相端子A1、B1、C1或拆開側(cè)三相端子A2、B2、C2連接，此外，與開繞組變壓器每相繞組的兩個(gè)端子相連接的三相逆變器1和三相逆變器2的輸出端是同相輸出端；

值得注意的是，本發(fā)明實(shí)施例一僅是示意性的提供了當(dāng)僅選用一組一次側(cè)三相濾波電抗L4，且三相濾波電抗L4串接在三相逆變器1的三相輸出橋臂與開繞組變壓器一次側(cè)三相端子A1、B1、C1之間的情況，其他連接情況在此不再贅述，此時(shí)開繞組變壓器拆開側(cè)三相端子A2、B2、C2分別直接與三相逆變器2的三相輸出橋臂連接。

實(shí)施例二：

基于實(shí)施例一的描述及其附圖，本發(fā)明實(shí)施例二公開了又一種應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的輸出濾波器結(jié)構(gòu)，參見圖2，其與實(shí)施例一的不同之處是，該輸出濾波器包括兩組一次側(cè)三相濾波電抗，即三相濾波電抗L1和三相濾波電抗L2；其中三相濾波電抗L1的三個(gè)濾波電抗的一端分別與三相逆變器1的三相輸出橋臂連接，另一端分別與開繞組變壓器三相繞組的一次側(cè)三相端子A1、B1、C1連接；三相濾波電抗L2的三個(gè)濾波電抗的一端分別與三相逆變器2的三相輸出橋臂連接，另一端分別與開繞組變壓器三相繞組的拆開側(cè)三相端子A2、B2、C2連接。

實(shí)施例一和實(shí)施例二中三相濾波電容C均為三角形聯(lián)結(jié)，將這兩個(gè)實(shí)施例中的濾波電容C改為星形聯(lián)結(jié)即可分別得到本發(fā)明的實(shí)施例三和實(shí)施例四。

實(shí)施例三：

基于實(shí)施例一的文字描述及其附圖，本發(fā)明實(shí)施例三公開了又一種應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的輸出濾波器結(jié)構(gòu)，參見圖3，其與實(shí)施例一的不同之處為三相濾波電容C的聯(lián)結(jié)方式由三角形改為星形，實(shí)施例三其余部分描述參見實(shí)施例一。

實(shí)施例四：

基于實(shí)施例二的文字描述及其附圖，本發(fā)明實(shí)施例四公開了又一種應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的輸出濾波器結(jié)構(gòu)，參見圖4，其與實(shí)施例二的不同之處為三相濾波電容C的聯(lián)結(jié)方式由三角形改為星形，實(shí)施例四其余部分描述參見實(shí)施例二。

根據(jù)圖1至圖4及以上描述可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明實(shí)施例一至實(shí)施例四在兩臺(tái)逆變器的交流側(cè)之間，僅串有濾波電抗和變壓器，無(wú)諧波旁路支路，可使得兩逆變器輸出電壓諧波中的同頻同相成分充分相互抵消，保留了開繞組變壓器式雙逆變器拓?fù)涞膬?yōu)勢(shì)。同時(shí)，開繞組變壓器漏抗，開繞組變壓器一次側(cè)的三相濾波電抗L1、L2或L4，開繞組變壓器二次側(cè)的三相濾波電容C和三相濾波電抗L3以及電網(wǎng)等效阻抗Lg，共同構(gòu)成了雙逆變器系統(tǒng)的LCL濾波結(jié)構(gòu)，該LCL濾波器僅對(duì)雙逆變器系統(tǒng)的合成輸出電壓諧波進(jìn)行濾波，該合成輸出電壓為兩逆變器輸出電壓之差，即兩逆變器諧波相消后的輸出電壓，濾波壓力因而較小，所以濾波器所需電感量也會(huì)較?。淮送猓?dāng)該輸出濾波器的一次側(cè)三相濾波電抗僅選用一組三相濾波電抗L4時(shí)，其電感值為選用兩組一次側(cè)三相濾波電抗L1、L2時(shí)L1與L2的電感值之和，但由于一組濾波電抗僅需要一組磁芯，故可進(jìn)一步減小濾波器成本與體積。

以兩臺(tái)500kW三相兩電平逆變器系統(tǒng)為例，選用系統(tǒng)參數(shù)如表1，將本發(fā)明的實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)在達(dá)到并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求下的濾波器電感、電容用量進(jìn)行比較，具體可參閱表2。

表1實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比系統(tǒng)參數(shù)

表2實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)每一相濾波器電感、電容用量對(duì)比

由表2可以發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明所公開的濾波器可以明顯的減少濾波電感用量。

綜上所述，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明公開的應(yīng)用于開繞組變壓器式雙逆變器的輸出濾波器，與現(xiàn)有方案對(duì)比，可以充分利用開繞組變壓器式雙逆變器的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，并結(jié)合LCL濾波拓?fù)漭^高的諧波衰減能力，可在滿足并網(wǎng)電流標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，明顯的減少了濾波器的電感用量，減小了濾波器成本。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明實(shí)施例的精神或范圍的情況下，在其他實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明實(shí)施例將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。