一種可控制諧波的光伏發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種可控制諧波的光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括光伏陣列、逆變單元、變壓器、SVC裝置，所述的逆變單元控制器根據(jù)采集的光伏陣列直流側(cè)電流值計(jì)算出無功功率Q1，將光伏陣列直流側(cè)電流值轉(zhuǎn)換成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號，輸入至SVC控制器；所述的SVC裝置包括補(bǔ)償電抗器、FC濾波支路、SVC控制器，補(bǔ)償電抗器、FC濾波支路分別與電網(wǎng)母線連接，SVC控制器通過通訊線與逆變單元控制器輸出端連接，SVC控制器還通過通訊線與采集系統(tǒng)母線電壓Us的電壓互感器及采集系統(tǒng)進(jìn)線電流Is的電流互感器連接，F(xiàn)C濾波裝置的斷路器分合閘信號也輸入SVC控制器。本實(shí)用新型控制結(jié)構(gòu)諧波控制效果好。
【專利說明】一種可控制諧波的光伏發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光伏并網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種可進(jìn)行諧波控制的光伏并網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]光伏電站是將光伏陣列的直流電能轉(zhuǎn)換成可送入電網(wǎng)的交流電，在光伏電站電能并入電網(wǎng)的過程中，會(huì)對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波，影響電網(wǎng)的質(zhì)量。
[0003]目前國內(nèi)研發(fā)的光伏逆變器基本上滿足了并網(wǎng)要求，輸出的諧波控制多采用外掛式的有源補(bǔ)償裝置，成本高，體積大，功耗高，不能滿足智能電網(wǎng)下用戶的較高要求。
[0004]因此，研宄開發(fā)出新型控制結(jié)構(gòu)的光伏發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸出電流諧波快速精確的補(bǔ)償，有著非常重要的意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種可控制諧波的光伏發(fā)電系統(tǒng)，采用補(bǔ)償電抗器和FC濾波支路的方式對光伏并網(wǎng)的諧波進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)，還考慮了光伏陣列直流電源對諧波的影響因素；可實(shí)現(xiàn)對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的諧波精確補(bǔ)償。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]一種可控制諧波的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括光伏陣列、逆變單元、變壓器、SVC裝置，光伏陣列輸出端接有電容器，電容器另一端接逆變單元，逆變單元接變壓器，變壓器、電容器C、電抗器L、斷路器Kl依次串聯(lián)，斷路器Kl接電網(wǎng)母線；在光伏陣列的直流輸出端設(shè)有直流電流采集點(diǎn)，通過通訊線將采集的電流值輸入逆變單元控制器，所述的逆變單元控制器輸出PWM信號至逆變單元，所述的逆變單元控制器根據(jù)采集的光伏陣列直流側(cè)電流值計(jì)算出無功功率Q1，將光伏陣列直流側(cè)電流值轉(zhuǎn)換成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號，輸入至SVC控制器；
[0008]所述的SVC裝置包括補(bǔ)償電抗器、FC濾波支路、SVC控制器，補(bǔ)償電抗器、FC濾波支路分別與電網(wǎng)母線連接，SVC控制器通過通訊線與逆變單元控制器輸出端連接，SVC控制器還通過通訊線與采集系統(tǒng)母線電壓Us的電壓互感器及采集系統(tǒng)進(jìn)線電流Is的電流互感器連接，F(xiàn)C濾波支路的斷路器分合閘信號也輸入SVC控制器。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010]逆變單元控制器發(fā)出PWM觸發(fā)信號，將光伏陣列的直流電經(jīng)逆變單元轉(zhuǎn)變成交流電，同時(shí)逆變單元計(jì)算出光伏陣列產(chǎn)生的無功功率，并將該無功功率Ql傳輸至SVC控制器；SVC控制器采集系統(tǒng)母線的電壓、系統(tǒng)進(jìn)線電流，并考慮濾波支路的斷路器分合閘情況，對補(bǔ)償電抗器發(fā)出控制信號。本實(shí)用新型控制結(jié)構(gòu)諧波控制效果好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型控制方法的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型控制方法的控制策略框圖。
[0013]圖3是逆變單元的結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖4是逆變單元控制器的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本實(shí)用新型的具體技術(shù)內(nèi)容。
[0016]本裝置的具體結(jié)構(gòu)組成:
[0017]見圖1，SVC裝置包括補(bǔ)償電抗器、FC濾波支路、SVC控制器，SVC控制器采集系統(tǒng)的母線電壓Us和系統(tǒng)進(jìn)線電流Is，以及FC濾波支路的斷路器開關(guān)情況，SVC控制器還接收逆變單元控制器輸出的無功功率信號Ql ;SVC控制器綜合考慮以上參數(shù)，對無功補(bǔ)償量進(jìn)行計(jì)算，通過控制觸發(fā)角的方式實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。
[0018]光伏陣列輸出端接有電容器，電容器另一端接逆變單元，逆變單元接變壓器，變壓器、電容器C、電抗器L、斷路器Kl依次串聯(lián)，斷路器Kl接電網(wǎng)母線；在光伏陣列的直流輸出端設(shè)有直流電流采集點(diǎn)，通過通訊線將采集的電流值輸入逆變單元控制器，所述的逆變單元控制器輸出PWM信號至逆變單元，用于將光伏陣列輸出的直流電轉(zhuǎn)變成交流電，通過變壓器將電壓轉(zhuǎn)變成合適的電壓值輸入電網(wǎng)。
[0019]圖3是逆變單元的結(jié)構(gòu)圖，由六個(gè)IGBT全控型器件(IGBT1、IGBT2、IGBT3、IGBT4、IGBT5, IGBT6)分別與二極管(Dl、D2、D3、D4、D5、D6)反并聯(lián)組成兩電平PWM逆變，逆變后信號經(jīng)變壓器輸入由電容器C、電抗器L串聯(lián)構(gòu)成的LC濾波支路。電抗器L另端還接有斷路器Kl，斷路器Kl與電網(wǎng)母線連接。
[0020]圖4是逆變單元控制器結(jié)構(gòu)簡圖，控制器由FPGA芯片、CPU芯片、A/D芯片組成，電壓信號或電流信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入CPU芯片，經(jīng)CPU芯片處理后進(jìn)入FPGA芯片，經(jīng)FPGA芯片處理后輸出功率單元的PWM控制信號。
[0021]SVC無功控制過程如下:
[0022]當(dāng)FC濾波支路投入時(shí)，SVC需補(bǔ)償?shù)臒o功量增大，TCR觸發(fā)角變小，輸出相應(yīng)感性無功功率；相反當(dāng)FC濾波支路切除后，SVC需補(bǔ)償?shù)臒o功量減小，TCR觸發(fā)角變大，輸出相應(yīng)感性無功功率減小。當(dāng)光伏陣列感性無功增大時(shí)，SVC需補(bǔ)償?shù)臒o功總量減小，TCR觸發(fā)角變大，輸出相應(yīng)感性無功功率減小。如果在預(yù)測補(bǔ)償后，系統(tǒng)無功功率出現(xiàn)穩(wěn)定偏差，則PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)啟動(dòng)，消除補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)定誤差。
[0023]圖2中:Qfcn為各FC濾波通道的補(bǔ)償無功功率值
[0024]Sfcn為各濾波通道的開關(guān)狀態(tài)
[0025]Ql為逆變單元控制器計(jì)算無功功率輸出值
[0026]Q為系統(tǒng)進(jìn)線SVC無功補(bǔ)償目標(biāo)值
[0027]Qs為系統(tǒng)進(jìn)線無功功率檢測值
[0028]Us為系統(tǒng)母線電壓
[0029]Is為系統(tǒng)進(jìn)線電流值
[0030]SVC設(shè)備補(bǔ)償?shù)木C合負(fù)荷除包含濾波器FC，光伏陣列，還包含處于同一母線供電下的其它輔助電源負(fù)荷，SVC設(shè)備在控制方式上自身加入了積分調(diào)節(jié)，以保證SVC補(bǔ)償器的穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償效果，同時(shí)也校正了由于光伏陣列的無功功率計(jì)算誤差引起的補(bǔ)償偏差。
[0031]見圖1、圖2，一種光伏發(fā)電系統(tǒng)的諧波控制方法，包括以下內(nèi)容:
[0032]I)光伏陣列輸出端接有電容器，電容器另一端接逆變單元，逆變單元接變壓器，變壓器、電容器C、電抗器L、斷路器Kl依次串聯(lián)，斷路器Kl接電網(wǎng)母線；在光伏陣列的直流輸出端設(shè)有直流電流采集點(diǎn)，通過通訊線將采集的電流值輸入逆變單元控制器，所述的逆變單元控制器輸出PWM信號至逆變單元，用于將光伏陣列輸出的直流電轉(zhuǎn)變成交流電，通過變壓器將電壓轉(zhuǎn)變成合適的電壓值輸入電網(wǎng)；所述的逆變單元控制器還通過采集的光伏陣列直流側(cè)電流值計(jì)算出無功功率Ql，將該值轉(zhuǎn)換成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號，輸入至SVC控制器;
[0033]2) SVC控制器接收逆變單元控制器輸出的無功功率Ql，并根據(jù)系統(tǒng)母線電壓Us和系統(tǒng)進(jìn)線電流Is，以及FC濾波支路的斷路器分合閘情況，SVC控制器綜合考慮以上參數(shù)，對無功補(bǔ)償量進(jìn)行計(jì)算，通過控制觸發(fā)角α的方式實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償；
[0034]3)控制策略:SVC控制器通過檢測FC濾波裝置斷路器的開關(guān)狀態(tài)來判定FC濾波支路是否投入工作，當(dāng)FC濾波支路斷路器合閘后，Sfcn狀態(tài)指示為I ;當(dāng)FC濾波支路斷路器分閘后，Sfcn狀態(tài)值為O ;用各FC濾波支路狀態(tài)量乘以該支路的無功功率固定補(bǔ)償量然后求和后，得到FC各濾波支路的無功量；通過PI調(diào)節(jié)方式，輸出無功補(bǔ)償量。
【權(quán)利要求】
1.一種可控制諧波的光伏發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括光伏陣列、逆變單元、變壓器、SVC裝置，光伏陣列輸出端接有電容器，電容器另一端接逆變單元，逆變單元接變壓器，變壓器、電容器C、電抗器L、斷路器Kl依次串聯(lián)，斷路器Kl接電網(wǎng)母線；在光伏陣列的直流輸出端設(shè)有直流電流采集點(diǎn)，通過通訊線將采集的電流值輸入逆變單元控制器，所述的逆變單元控制器輸出PWM信號至逆變單元，所述的逆變單元控制器根據(jù)采集的光伏陣列直流側(cè)電流值計(jì)算出無功功率Q1，將光伏陣列直流側(cè)電流值轉(zhuǎn)換成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號，輸入至SVC控制器； 所述的SVC裝置包括補(bǔ)償電抗器、FC濾波支路、SVC控制器，補(bǔ)償電抗器、FC濾波支路分別與電網(wǎng)母線連接，SVC控制器通過通訊線與逆變單元控制器輸出端連接，SVC控制器還通過通訊線與采集系統(tǒng)母線電壓Us的電壓互感器及采集系統(tǒng)進(jìn)線電流Is的電流互感器連接，F(xiàn)C濾波支路的斷路器分合閘信號也輸入SVC控制器。
【文檔編號】H02J3/01GK204243756SQ201420631659
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】謝天才, 李廣峰, 石祥, 劉鳳珍 申請人:國網(wǎng)遼寧省電力有限公司朝陽供電公司, 朝陽電力勘測設(shè)計(jì)院有限公司, 國家電網(wǎng)公司