具有無功補(bǔ)償功能的光伏逆變器電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有無功補(bǔ)償功能的光伏逆變器電路，其特征是：光伏電池經(jīng)過一個(gè)二極管和穩(wěn)壓電容并聯(lián)，然后經(jīng)過三相全控橋式電路，再經(jīng)過一個(gè)濾波電感接入光伏系統(tǒng)。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)在光伏并網(wǎng)發(fā)電的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)無功補(bǔ)償，并且也可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)光伏并網(wǎng)側(cè)電壓低于并網(wǎng)點(diǎn)電壓時(shí)，通過逆變器對(duì)電網(wǎng)補(bǔ)償一定的無功電流，實(shí)現(xiàn)了裝置的多功能使用，不但改善了電網(wǎng)的電能質(zhì)量，又提高了整個(gè)系統(tǒng)的利用率，同時(shí)也避免了光伏發(fā)電裝置并網(wǎng)運(yùn)行的反復(fù)啟停，實(shí)現(xiàn)了平滑過渡。
【專利說明】具有無功補(bǔ)償功能的光伏逆變器電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種具有無功補(bǔ)償功能的光伏逆變器電路。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球資源壓力的不斷增大，節(jié)能減排、資源節(jié)約已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì)。電能作為一種廣泛使用的能源，其應(yīng)用已深入到工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)和人民生活的方方面面。我國電網(wǎng)存在著負(fù)荷率低、功率因數(shù)變化頻繁、無功補(bǔ)償容量不足等缺點(diǎn)。國家已經(jīng)制定了相關(guān)的政策規(guī)劃并投入大量資金用于加強(qiáng)電力系統(tǒng)建設(shè)和改造、改善電網(wǎng)運(yùn)行效率、降低電力能源損耗。供電電能質(zhì)量的問題近些年來已經(jīng)越來越引起人們的重視。
[0003]隨著光伏電池制作水平的改善，其發(fā)生功率和轉(zhuǎn)換效率大大提高，為大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電提供綠色能源成為可能。但是光伏并網(wǎng)發(fā)電存在一個(gè)顯著地缺點(diǎn)，即當(dāng)光照強(qiáng)度較低或夜晚時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)不能達(dá)到并網(wǎng)要求，此時(shí)整個(gè)裝置必須停機(jī)并脫離電網(wǎng)，這樣頻繁地啟停動(dòng)作會(huì)影響系統(tǒng)的使用壽命，并且大大地降低了設(shè)備的利用率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理，提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用率和改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，并且減少光伏發(fā)電系統(tǒng)的啟停次數(shù)的具有無功補(bǔ)償功能的光伏逆變器電路。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種具有無功補(bǔ)償功能的光伏逆變器電路，其特征是:光伏電池經(jīng)過一個(gè)二極管和穩(wěn)壓電容并聯(lián)，然后經(jīng)過三相全控橋式電路，再經(jīng)過一個(gè)濾波電感接入光伏系統(tǒng)；光伏逆變器輸出側(cè)接電壓檢測(cè)裝置、輸出側(cè)電流檢測(cè)裝置，電壓檢測(cè)裝置與第一 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器連接，第一 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器輸出逆變器輸出側(cè)的電壓Vd、Vq ;輸出側(cè)電流檢測(cè)裝置與第二 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器連接；另有逆變器負(fù)荷側(cè)電流檢測(cè)器與第三abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器連接；所述電壓檢測(cè)裝置與PLL鎖相環(huán)連接，PLL鎖相環(huán)與第一、第二、第三abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器連接，第二 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器輸出的電流id、iq分別輸入S-Fuuct1n模塊、第一比較器，第三abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器輸出的系統(tǒng)需要補(bǔ)償?shù)臒o功電流IQ輸入S-Fuuct1n模塊，S-Fuuct1n模塊與第一比較器連接，第一比較器與第一 PI控制器連接，第一 PI控制器與第一計(jì)算器連接，第一計(jì)算器與第二計(jì)算器連接，第二計(jì)算器與SPWM調(diào)制裝置連接，SPWM調(diào)制裝置與三相全控橋式電路連接；所述光伏電池的正極及所述二極管的負(fù)極與MPTT控制器連接，MPTT控制器與第二比較器連接，所述穩(wěn)壓電容的負(fù)極與第二比較器連接，第二比較器與第二 PI控制器連接，第二 PI控制器與第三比較器連接，第三比較器與第三PI控制器連接，第三PI控制器與第四比較器連接，第四比較器與第一計(jì)算器連接，第三比較器與第二 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器連接,接受來自第二 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器的輸出電流id。
[0007]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，可以實(shí)現(xiàn)在光伏并網(wǎng)發(fā)電的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)無功補(bǔ)償，并且也可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)光伏并網(wǎng)側(cè)電壓低于并網(wǎng)點(diǎn)電壓時(shí)，通過逆變器對(duì)電網(wǎng)補(bǔ)償一定的無功電流，實(shí)現(xiàn)了裝置的多功能使用，不但改善了電網(wǎng)的電能質(zhì)量，又提高了整個(gè)系統(tǒng)的利用率。并且減少光伏發(fā)電系統(tǒng)的啟停次數(shù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0009]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2本實(shí)用新型的無功電流指令值選擇流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]一種具有無功補(bǔ)償功能的光伏逆變器電路，光伏電池I經(jīng)過一個(gè)二極管2和穩(wěn)壓電容3并聯(lián)，然后經(jīng)過三相全控橋式電路4，再經(jīng)過一個(gè)濾波電感5接入光伏系統(tǒng)；光伏逆變器輸出側(cè)接電壓檢測(cè)裝置6、輸出側(cè)電流檢測(cè)裝置，電壓檢測(cè)裝置與第一 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器7連接，第一abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器輸出逆變器輸出側(cè)的電壓VcUVq ;輸出側(cè)電流檢測(cè)裝置與第二abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器8連接；另有逆變器負(fù)荷側(cè)電流檢測(cè)器與第三abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器9連接；所述電壓檢測(cè)裝置與PLL鎖相環(huán)10連接，PLL鎖相環(huán)與第一、第二、第三abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器連接，第二 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器輸出的電流id、iq分別輸入S-Fuuct1n模塊11、第一比較器12,第三abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器輸出的系統(tǒng)需要補(bǔ)償?shù)臒o功電流IQ輸入S-Fuuct1n模塊，S-Fuuct1n模塊與第一比較器連接，第一比較器與第一 PI控制器13連接，第一 PI控制器與第一計(jì)算器14連接，第一計(jì)算器與第二計(jì)算器15連接，第二計(jì)算器與SPWM調(diào)制裝置16連接，SPWM調(diào)制裝置與三相全控橋式電路連接；所述光伏電池的正極及所述二極管的負(fù)極與MPTT控制器17連接，MPTT控制器與第二比較器18連接，所述穩(wěn)壓電容的負(fù)極與第二比較器連接，第二比較器與第二 PI控制器19連接，第二 PI控制器與第三比較器20連接，第三比較器與第三PI控制器21連接，第三PI控制器與第四比較器22連接，第四比較器與第一計(jì)算器連接，第三比較器與第二 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器連接，接受來自第二 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器的輸出電流id。
[0012]此系統(tǒng)可以工作在MPPT模式和純無功模式下。
[0013]當(dāng)系統(tǒng)工作在MPPT模式下時(shí)，其控制策略是，通過光伏最大功率跟蹤得到的直流側(cè)電壓的指令值Vdc*，這個(gè)指令值和實(shí)際檢測(cè)得到的直流側(cè)電壓Vdc做比較得到的差值，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)作為有功電流的指令值id*，這個(gè)指令值和實(shí)際檢測(cè)得到的逆變器輸出側(cè)電流id做比較得到的差值，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)作為調(diào)制電壓的指令值ed*。當(dāng)光伏系統(tǒng)能夠補(bǔ)償?shù)臒o功電流Iq小于系統(tǒng)側(cè)需要補(bǔ)償?shù)臒o功電流IQ時(shí)，無功電流的指令值iq*=Iq，當(dāng)光伏系統(tǒng)能夠補(bǔ)償?shù)臒o功電流Iq大于系統(tǒng)側(cè)需要補(bǔ)償?shù)臒o功電流IQ時(shí)，無功電流的指令值iq*=IQ。然后把這個(gè)指令值iq*和實(shí)際檢測(cè)得到的光伏逆變器輸出側(cè)電流iq做比較得到的差值，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)作為調(diào)制電壓的指令值eq*。把得到的ed*和eq*經(jīng)過運(yùn)算得到調(diào)制指數(shù)MI和調(diào)制角度α，然后根據(jù)調(diào)制指數(shù)和調(diào)制角度以及鎖相環(huán)得到的Θ，得到三相調(diào)制電壓earef、ebref、ecref。然后再把這三個(gè)調(diào)制電壓值和三角載波作比較得到開關(guān)信號(hào)。把得到的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路來控制光伏逆變器。通過這樣的控制策略，光伏系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)最大向系統(tǒng)輸送有功的同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。
[0014]當(dāng)系統(tǒng)工作在純無功模式下時(shí)，其控制策略是，把一個(gè)固定值(一般是500v)作為直流側(cè)電壓的指令值Vdc*，這個(gè)指令值和實(shí)際檢測(cè)得到的直流側(cè)電壓Vdc做比較得到的差值，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)作為有功電流的指令值id*，這個(gè)指令值和檢測(cè)得到的逆變器輸出側(cè)電流id做比較得到的差值，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)作為調(diào)制電壓的指令值ed*。當(dāng)光伏系統(tǒng)能夠補(bǔ)償?shù)臒o功電流Iq小于系統(tǒng)側(cè)需要補(bǔ)償?shù)臒o功電流IQ時(shí)，無功電流的指令值iq*=Iq，當(dāng)光伏系統(tǒng)能夠補(bǔ)償?shù)臒o功電流Iq大于系統(tǒng)側(cè)需要補(bǔ)償?shù)臒o功電流IQ時(shí)，無功電流的指令值iq*=IQ。然后把這個(gè)指令值iq*和實(shí)際檢測(cè)得到的光伏逆變器輸出側(cè)電流iq做比較得到的差值，經(jīng)過一個(gè)PI環(huán)節(jié)作為調(diào)制電壓的指令值eq*。把得到的ed*和eq*經(jīng)過運(yùn)算得到調(diào)制指數(shù)MI和調(diào)制角度α，然后根據(jù)調(diào)制指數(shù)和調(diào)制角度以及鎖相環(huán)得到的Θ，得到三相調(diào)制電壓earef、ebref、ecref。然后再把這三個(gè)調(diào)制電壓值和三角載波作比較得到開關(guān)信號(hào)。把得到的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路來控制光伏逆變器。通過這樣的控制策略，光伏系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。
[0015]通過本實(shí)用新型，可以實(shí)現(xiàn)在光伏并網(wǎng)發(fā)電的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)無功補(bǔ)償，并且也可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)光伏并網(wǎng)側(cè)電壓低于并網(wǎng)點(diǎn)電壓時(shí)，通過逆變器對(duì)電網(wǎng)補(bǔ)償一定的無功電流，實(shí)現(xiàn)了裝置的多功能使用，不但改善了電網(wǎng)的電能質(zhì)量，又提高了整個(gè)系統(tǒng)的利用率。
【權(quán)利要求】
1.一種具有無功補(bǔ)償功能的光伏逆變器電路，其特征是:光伏電池經(jīng)過一個(gè)二極管和穩(wěn)壓電容并聯(lián)，然后經(jīng)過三相全控橋式電路，再經(jīng)過一個(gè)濾波電感接入光伏系統(tǒng)；光伏逆變器輸出側(cè)接電壓檢測(cè)裝置、輸出側(cè)電流檢測(cè)裝置，電壓檢測(cè)裝置與第一 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器連接，第一 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器輸出逆變器輸出側(cè)的電壓Vd、Vq ;輸出側(cè)電流檢測(cè)裝置與第二 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器連接；另有逆變器負(fù)荷側(cè)電流檢測(cè)器與第三abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器連接；所述電壓檢測(cè)裝置與PLL鎖相環(huán)連接，PLL鎖相環(huán)與第一、第二、第三abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器連接,第二 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器輸出的電流id、iq分別輸入S-Fuuct1n模塊、第一比較器,第三abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器輸出的系統(tǒng)需要補(bǔ)償?shù)臒o功電流IQ輸入S-Fuuct1n模塊,S-Fuuct1n模塊與第一比較器連接，第一比較器與第一PI控制器連接，第一 PI控制器與第一計(jì)算器連接，第一計(jì)算器與第二計(jì)算器連接，第二計(jì)算器與SPWM調(diào)制裝置連接，SPWM調(diào)制裝置與三相全控橋式電路連接；所述光伏電池的正極及所述二極管的負(fù)極與MPTT控制器連接，MPTT控制器與第二比較器連接，所述穩(wěn)壓電容的負(fù)極與第二比較器連接，第二比較器與第二 PI控制器連接，第二 PI控制器與第三比較器連接，第三比較器與第三PI控制器連接，第三PI控制器與第四比較器連接，第四比較器與第一計(jì)算器連接，第三比較器與第二 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器連接，接受來自第二 abc dq坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器的輸出電流id。
【文檔編號(hào)】H02S40/32GK204012745SQ201420396181
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】周小勇, 朱衛(wèi), 朱張蓓, 楊興武, 俞忠, 朱建寶, 沈新宇, 黃金鑫, 王勇, 陸春峰 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司南通供電公司