離并網混合型光伏逆變器的制造方法
【專利摘要】本實用新型的名稱為離并網混合型光伏逆變器。它的主要特征是：包括逆變電路，負載控制開關組；所述的逆變電路的輸出端設有并聯的負載控制開關組和串聯的電網連接接觸器、斷路器；接觸器的出線端與逆變橋的輸出端連接，斷路器的進線端與電網連接；濾波電感由串接在三相輸出線上的電感構成；濾波電容由并接在三相輸出線上的電容構成；還包括依次連接的電壓電流調理電路、數字信號處理器、驅動電路組成、鎖相，電壓電流調理電路與電網連接斷路器的輸出端連接，數字信號處理器的端、端分別與負載控制開關組的輸入端及輸出端連接，鎖相與逆變橋的控制端連接。本實用新型具有在主電網有電、掉電兩種情況下都能發(fā)電的特點，保障用戶持續(xù)供電。
【專利說明】離并網混合型光伏逆變器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光伏發(fā)電【技術領域】，涉及一種離并網混合型光伏逆變器。當主電網有電時，開啟并網模式，太陽能(光伏)發(fā)電饋入主電網；當主電網掉電后，開啟離網模式，太陽能發(fā)電供給就近用戶負載。
【背景技術】
[0002]太陽能發(fā)電初始為直流形式，經過光伏逆變器(以下簡稱逆變器)后，轉換為交流電供用戶使用。按是否與主電網存在電氣連接，光伏逆變器可分為并網型、離網型兩種。
[0003]目前，并網型逆變器只能在主電網有電的情況下運行，以主電網頻率、相位作為同步源，按電流源的形式饋入電網。而主電網掉電后，傳統(tǒng)的并網型發(fā)電失去同步源也會停止運行，用戶此時也將失去電力供應。即光伏發(fā)電、用戶用電都依賴于主電網。
[0004]傳統(tǒng)的離網型發(fā)電只能在無主電網的情況下，給用戶供電。由于光照的不穩(wěn)定，這種離網型發(fā)電僅能在光照充足的情況下提供穩(wěn)定電力。為了確保用戶用電穩(wěn)定，這類純離網光伏發(fā)電應用較少。
[0005]在控制方式上，并網時，用戶側電壓由主電網決定，逆變器提供標準電流饋入電網，起到補充作用；離網時，用戶側電壓完全由逆變器決定，逆變器需確保輸出電壓頻率、幅值穩(wěn)定，且電壓諧波含量盡可能少。逆變器的輸出電流受用戶負載影響不可預知，可能存在非線性及諧波。由于并網、離網兩種模式下，逆變器輸出目標截然不同，控制方式差異很大，目前難以在同一臺機器上同時實現兩種模式運行。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型針對現有技術的不足，在主電路及控制系統(tǒng)上進行改進，提供一種離并網混合型光伏逆變器，消除兩種運行模式的隔閡，在同一臺逆變器上實現了并網、離網雙模式運行。具有不增加主電路硬件成本、離網模式電壓諧波小、根據光照智能投切用戶負載的特點，盡力減少用戶停電時間。
[0007]為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是:一種離并網混合型光伏逆變器，包括逆變電路、負載控制開關組，逆變電路由儲能電容、逆變橋、濾波電感和濾波電容組成；其特征在于:所述的逆變電路的輸出端設有并聯的負載控制開關組和串聯的電網連接接觸器、斷路器；其中，接觸器的出線端與逆變橋的輸出端連接，斷路器的進線端與電網連接；濾波電感由串接在三相輸出線上的電感構成；濾波電容由并接在三相輸出線上的電容構成；還包括依次連接的電壓電流調理電路、數字信號處理器、驅動電路、鎖相組成，電壓電流調理電路與電網連接斷路器的輸出端連接，數字信號處理器與負載控制開關組的輸入端及輸出端連接，鎖相與逆變橋的控制端連接。
[0008]本實用新型的技術解決方案中所述的濾波電容的電容值為300微法，較常規(guī)并網型容值更大，使得由濾波電感、濾波電容構成的諧振腔的諧振頻率下移。
[0009]本實用新型在傳統(tǒng)并網型逆變器拓撲的基礎上，輸出端增大濾波電容的容值，增強離網模式下的電壓穩(wěn)定性；增加電網電壓監(jiān)視電路，檢測主電網狀態(tài)，決定當前采用的工作模式；增加用戶負載控制開關，用于光照變化時，投切用戶負載；在一個控制系統(tǒng)上實現了兩種控制算法，且改進了離網模式的電壓控制算法。
[0010]現有技術在主電網停電后，為確保用戶可以使用光伏電力，需額外購置一臺離網型光伏逆變器，并手動操作用戶負載與電網的開關，再開啟離網型逆變器發(fā)電。
[0011]本實用新型相比現有技術具有以下優(yōu)點:(I)不改變并網型逆變器的主電路拓撲，僅適當增大濾波電容值，成本幾乎不變；(2)自動投切用戶負載，確保用戶負載與光照匹配，從而獲得穩(wěn)定電力；(3)采用獨特的輸出電壓控制方法，針對電壓諧波做專門控制，改善輸出電壓諧波。
[0012]【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是離并網混合型光伏逆變器系統(tǒng)圖。
[0014]圖2是逆變器內部原理圖。
[0015]圖3是控制算法框圖。
[0016]圖中:光伏組件1、逆變器2、電網3、用戶負載4、儲能電容5、逆變橋6、濾波電感7、濾波電容8、負載控制開關組9、用戶負載10、電網連接接觸器11、電網連接斷路器12、電壓電流調理電路13、數字信號處理器14、驅動電路15、鎖相16、旋轉坐標變換17、電網電壓前饋18、MPPT 19、內環(huán)電流調節(jié)20、三維空間矢量發(fā)生器21、內置相位22、FFT 23、功率匹配判斷24、內環(huán)電壓調節(jié)25、電網狀態(tài)監(jiān)視26。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和對本實用新型作進一步詳細說明。
[0018]如圖1所示，光伏組件I的直流電，經逆變器2轉換為交流電送入電網3和用戶負載4。當電網有電時，逆變器2和電網3共同為用戶負載4供電；當電網掉電后，逆變器2給用戶負載4供電。
[0019]如圖2所示。本實用新型離并網混合型光伏逆變器包括由儲能電容5、逆變橋6、濾波電感7和濾波電容8組成的逆變電路、負載控制開關組9、電網連接接觸器11、電網連接斷路器12、電壓電流調理電路13、數字信號處理器14、驅動電路15、鎖相16組成。電壓電流調理電路13、數字信號處理器14、驅動電路15、鎖相16為常規(guī)電路。
[0020]逆變電路的輸出端設有并聯的負載控制開關組9 (圖示用戶負載控制開關組由4個開關構成，可以視負載數量變動)和串聯的電網連接接觸器11、電網連接斷路器12。其中電網連接接觸器11的出線端與濾波電感7連接，電網連接斷路器12的進線端與電網3連接。濾波電感7由串接在逆變橋6輸出端上的電感構成。濾波電容8由并接在濾波電感7上的電容構成，濾波電容8的電容值為300微法，該電容值較常規(guī)并網型容值更大，使得由濾波電感7、濾波電容8構成的諧振腔的諧振頻率下移，增加在離網模式下的輸出電壓穩(wěn)定性。
[0021]如圖3所示，設備的工作過程如下。
[0022]由電壓電流調理電路13檢測:電網側電壓Usal、Usbl、Uscl，逆變器側電壓Usa、Usb,Use,逆變器輸出電流ifa、ifb、ifc，直流電壓Udc，直流電流Idc。根據檢測結果，在數字信號處理器14上進行以下運算:[0023]電網側電壓Usal、Usbl、Uscl，經電網狀態(tài)監(jiān)視26后，判定機器的工作模式(并網、離網)。
[0024]電網狀態(tài)監(jiān)視過程如下:不斷計算三相電網電壓的幅值，在并網運行過程中，如電網突然掉電，由于逆變器此時仍然連接整個電網，難以支撐整個電網的負荷，計算的三相電網電壓幅值接近于零，則進入離網模式。此后該電網電壓幅值一直為零，直到主電網再次來電，檢測到電網電壓幅值正常，則又進入并網模式。
[0025]以下說明并網工作過程。
[0026]閉合電網連接接觸器11、電網連接斷路器12、負載控制開關組9。
[0027]三相電網電壓Usa、Usb、Usc經鎖相16得到當前電網相位。
[0028]電網電壓Usa、Usb、Usc在該相位上經旋轉坐標變換17后，得到dqO坐標系下的UscU Usq、UsO0[0029]逆變電路的輸出電流ifa、ifb、ifc在該相位上經旋轉坐標變換17后，得到dqO坐標系下的ifd、ifq、ifOo
[0030]Usd、Usq、UsO經電網電壓前饋18后，得到穩(wěn)定的Usdf、Usqf、UsOf。
[0031]直流電壓Udc、直流電流Idc J^MPPT 19后，得到裝置輸出電流的指令ifdref。
[0032]Usdf、Usqf、UsOf、ifd、ifq、ifO、ifdref 經內環(huán)電流調節(jié) 20 后,得到 dqO 坐標系下的逆變橋輸出指令Urd、Urq、UrO，Urd,Urq,UrO經三維空間矢量發(fā)生器21后得到最終的控制信號。該控制信號經驅動電路15放大后，用來驅動開關器件。
[0033]以下說明離網工作過程。
[0034]斷開電網連接接觸器11，以停電前的電網電壓相位為起始相位，經內置相位22，以50Hz標準頻率，相位順次往后遞增。
[0035]逆變電路的輸出電流ifa、ifb、ifc在該相位上經旋轉坐標變換17后，得到dqO坐標系下的ifd、ifq、ifOo
[0036]光伏組件的Udc、Idc，經MPPT 19后得到當前能夠輸出的最大電流ifdref，
[0037]Ifdref與ifd、ifq、if0經功率匹配判斷24后，得到負載控制開關組9的控制指令。
【權利要求】
1.一種離并網混合型光伏逆變器，包括逆變電路、負載控制開關組(9)，逆變電路由儲能電容(5)、逆變橋(6)、濾波電感(7)和濾波電容(8)組成；其特征在于:所述的逆變電路的輸出端設有并聯的負載控制開關組(9)和串聯的電網連接接觸器(11)、斷路器(12);其中，接觸器(11)的出線端與逆變橋(6)的輸出端連接，斷路器(12)的進線端與電網連接；濾波電感(7)由串接在三相輸出線上的電感構成；濾波電容(8)由并接在三相輸出線上的電容構成；還包括依次連接的電壓電流調理電路(13)、數字信號處理器(14)、驅動電路(15)、鎖相(16)組成，電壓電流調理電路(13)與斷路器(12)的輸出端連接，數字信號處理器(14)與負載控制開關組(9)的輸入端及輸出端連接，鎖相(16)與逆變橋(6)的控制端連接。
2.根據權利要求1所述的離并網混合型光伏逆變器，其特征在于:所述的濾波電容(8)的電容值為300微法。
【文檔編號】H02J3/38GK203722253SQ201420071578
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年2月19日 優(yōu)先權日:2014年2月19日
【發(fā)明者】薛建科, 湯全國, 袁澤強 申請人:湖北追日電氣股份有限公司