本實用新型涉及一種三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置。

背景技術：

三相光伏并網發電系統是正在發展中的可再生能源發電技術之一，其中，三相光伏Z源并網逆變器是當前的研究熱點之一。三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置可為深入研究光伏發電系統控制策略提供實驗條件，對于高性能光伏并網逆變器研發具有重要意義。

目前因缺乏合適的實驗裝置，在普通實驗室中開展三相光伏并網逆變實驗研究存在困難。一方面在研發初期，因控制策略不完善、光伏陣列輸出電壓等級配置不匹配等原因，若將光伏逆變器的輸出直接與三相交流電源直接相連，會因光伏逆變器的輸出與三相交流電源不同頻、不同相、不同幅而產生嚴重的環流，導致實驗根本無法進行；另一方面亦缺乏典型的本地模擬負載，難以進行光伏并網逆變器并網逆變、無功及諧波補償統一控制策略研究。

開發功能齊全的三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置，應用該實驗裝置進行光伏陣列最大功率跟蹤、并網逆變、無功及諧波補償統一控制策略研究具有理論意義和實用價值。

因此，有必要提出一種多功能的三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種多功能的三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置。

本實用新型的技術方案如下：一種三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置包括依次電連接的光伏陣列和模擬電路，以及分別與所述光伏陣列和所述模擬電路電連接的控制器；所述模擬電路包括用于模擬三相Z源并網逆變器的逆變器電路單元、用于模擬三相交流電網的三相自耦合調壓器和用于模擬三相光伏Z源逆變器負載特性的負載電路單元，所述逆變器電路單元和所述三相自耦合調壓器電連接設置，且所述負載電路單元電接入所述逆變器電路單元和所述三相自耦合調壓器之間；所述光伏陣列、所述逆變器電路單元和所述三相自耦合調壓器依次電連接設置，所述控制器分別與所述逆變器電路單元、所述三相自耦合調壓器和所述負載電路單元電連接設置。

優選地，所述逆變器電路單元包括依次電連接的Z源阻抗網絡、電壓源型逆變器和逆變器輸出濾波電感組件，所述Z源阻抗網絡與所述光伏陣列電連接，所述逆變器輸出濾波電感組件與所述三相自耦合調壓器電連接。

優選地，在所述逆變器輸出濾波電感組件與所述三相自耦合調壓器之間還串接設置有三個限流電阻，每一所述限流電阻的兩端均并聯設置一個交流接觸器KM1。

優選地，所述負載電路單元包括：用于模擬三相光伏Z源逆變器的本地電阻負載的三相電阻網絡和用于模擬三相光伏Z源逆變器的非線性負載的三相全波整流電路，以及于模擬三相光伏Z源逆變器的感性負載的感性負載模擬電路；所述三相電阻網絡、所述三相全波整流電路和所述感性負載模擬電路分別接入所述逆變器電路單元和所述三相自耦合調壓器之間。

優選地，所述三相自耦合調壓器的一次側通過三相開關QS1接入三相交流電源，且在所述三相自耦合調壓器和所述三相開關QS1之間，還依次電串接有交流接觸器KM2和熔融保護電阻。

本實用新型的有益效果在于：所述三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置采用價格低廉、應用廣泛的三相自耦調壓器模擬三相交流電網，以單級式三相Z源逆變器為主電路拓撲，以計算能力強、運算速度快的TMS320F2812DSP為控制核心，可進行光伏陣列最大功率跟蹤、并網逆變、無功及諧波補償統一控制策略實驗研究。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置的結構框圖；

圖2是圖1所示三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置的電路結構示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

除非上下文另有特定清楚的描述，本實用新型中的元件和組件，數量既可以單個的形式存在，也可以多個的形式存在，本實用新型并不對此進行限定。可以理解，本文中所使用的術語“和/或”涉及且涵蓋相關聯的所列項目中的一者或一者以上的任何和所有可能的組合。

請同時參閱圖1和圖2，圖1是本實用新型實施例提供的三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置的結構框圖；圖2是圖1所示三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置的電路結構示意圖。所述三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置100包括相互電連接的光伏陣列10和模擬電路20，以及分別與所述光伏陣列10和所述模擬電路20電連接的控制器30。

所述模擬電路20包括用于模擬三相Z源并網逆變器的逆變器電路單元21、用于模擬三相交流電網的三相自耦合調壓器22和用于模擬三相光伏Z源逆變器負載特性的負載電路單元23。所述逆變器電路單元21和所述三相自耦合調壓器22電連接設置，且所述負載電路單元23電接入所述逆變器電路單元21和所述三相自耦合調壓器22之間。

具體地，所述逆變器電路單元21包括依次電連接的Z源阻抗網絡、電壓源型逆變器和逆變器輸出濾波電感組件，所述Z源阻抗網絡與所述光伏陣列10電連接，所述逆變器輸出濾波電感組件與所述三相自耦合調壓器22的二次側電連接。

在本實施例中，由電容C1、電容C2、電感L1和電感L2構成所述Z源阻抗網絡，由主開關器件(IGRT)VT1-VT6構成所述電壓源型逆變器，由電感La、電感Lb和電感Lc構成所述逆變器輸出濾波電感組件。

而且，為限制因逆變器輸出交流電與所述三相自耦合調壓器22二次側電壓不同頻、不同相、不同幅引起的環流，在所述逆變器輸出濾波電感組件與所述三相自耦合調壓器22的二次側之間還串接設置有三個限流電阻Ra、Rb和Rc，且每一所述限流電阻的兩端均并聯設置一個交流接觸器KM1，以實現當逆變器輸出滿足并網要求時則切除所述限流電阻。

而且，所述三相自耦合調壓器22的一次側通過三相開關QS1接入三相交流電源，且在所述三相自耦合調壓器22和所述三相開關QS1之間，還依次電串接有交流接觸器KM2和熔融保護電阻FU1。優選地，所述熔融保護電阻FU1是防過流的快速熔斷絲。

在本實施例中，如果所述三相自耦合調壓器22的二次側輸出與所述逆變器電路單元21輸出相匹配，即為同頻、同相位和同幅度時，每一所述交流接觸器KM1得電工作，其常開接點閉合，從而將三個所述限流電阻Ra、Rb、Rc短路。

而且，為保護所述逆變器電路單元21，當不缺相且相序正確時，所述交流接觸器KM2得電，其常開接點閉合，接入三相電源；若出現錯相、缺相故障時，電路報警的同時，所述交流接觸器KM2失電，其常開接點打開，切斷三相電源，且所述熔融保護電阻FU1為防過流而快速熔斷。

所述負載電路單元23包括用于模擬三相光伏Z源逆變器的本地電阻負載的三相電阻網絡231和用于模擬三相光伏Z源逆變器的非線性負載的三相全波整流電路232，以及于模擬三相光伏Z源逆變器的感性負載的感性負載模擬電路233。

其中，所述三相電阻網絡231、所述三相全波整流電路232和所述感性負載模擬電路233分別接入所述逆變器電路單元21和所述三相自耦合調壓器22之間。

在本實施例中，具體地，所述三相電阻網絡231采用電阻RLa、RLb、RLc模擬三相Z源光伏逆變器的本地電阻負載，其通過合上三相開關QS2接入；所述三相全波整流電路232采用三相橋式整流器輸出帶電阻RL2模擬本地非線性負載，其通過合上三相開關QS3接入；所述感性負載模擬電路233采用三相異步電動機M和與其同軸相連的磁粉制動器Z模擬本地感性負載，其通過合上三相開關QS4接入。而且，在所述負載電路單元23中，可根據實驗研究需要，組合QS2、QS3和QS4的不同開關狀態，切除或接入不同性質的負載。

所述控制器30采用TMS320F2812DSP為核心，并通過AD轉換器采樣所述光伏陣列10輸出電壓UPV和電流IPV、所述Z源阻抗網絡的電容電壓Uc、所述負載電路單元23模擬負載的相電流iLa、iLb、iLc及所述逆變器電路單元21輸出相電流ia、ib、ic，并結合相應的控制算法實現光伏陣列最大功率跟蹤、并網逆變、無功和諧波補償的統一控制。

進一步地，為了迅速保護并網逆變器，所述三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置100還可以采用硬件電路進行三相電源相序、缺相檢測、報警與保護。

相較于現有技術，本實用新型提供的三相光伏Z源并網逆變器模擬實驗裝置采用價格低廉、應用廣泛的三相自耦調壓器模擬三相交流電網，以單級式三相Z源逆變器為主電路拓撲，以計算能力強、運算速度快的TMS320F2812DSP為控制核心，可進行光伏陣列最大功率跟蹤、并網逆變、無功及諧波補償統一控制策略實驗研究。

對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。