[發(fā)明專利]高效光伏并網(wǎng)與混合有源電力濾波器一體化裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810026544.X
• 申請日: 2008-02-29
• 公開（公告）號: CN101237150A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付青
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明將高效光伏并網(wǎng)與混合有源電力濾波器結(jié)合為一體，屬于電氣工程和太陽能光伏利用的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能源是發(fā)展國民經(jīng)濟和提高人民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。由于世界能源，傳統(tǒng)石化能源越來越臨近枯竭，保障能源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，特別是保證一次能源的供給是我國面臨的重大戰(zhàn)略問題。可再生能源將逐步替代化石能源，成為人類可持續(xù)發(fā)展的能源。在可再生能源中，潛力最大的是太陽能。太陽能光伏發(fā)電是太陽能利用的重要方式，具有無污染、可再生、不受區(qū)域限制等優(yōu)勢，也是我國重點提倡開發(fā)利用的綠色能源。我國太陽能資源相當(dāng)豐富，全國各地的年太陽輻射總量為3340～8400MJ/m2，中值為58520MJ/m2。我國陸地表面每年接受的太陽輻射能約為147×108GWh，相當(dāng)于4.9萬億噸標準煤。加上太陽能的潔凈環(huán)保特性，太陽能資源成為我國最具大規(guī)模開發(fā)利用價值的可再生能源之一。

光伏并網(wǎng)系統(tǒng)是太陽能光伏利用的重要形式，占光伏系統(tǒng)應(yīng)用的70％以上。由于太陽能光伏電池的成本高、價格昂貴，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的效率成為影響其推廣應(yīng)用的重要因素。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用于較高電壓交流電網(wǎng)時，由于太陽能光伏電池的輸出電壓比較低，通常需要采用升壓電路，由此帶來的功率損耗降低了整個光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的效率。此外，由于太陽能具有很強的時間特性，晚上和陰雨天氣時日照強度很弱，在這些時間內(nèi)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)通常得不到很好的利用。

另一方面，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，采用各種電力電子裝置的家用電器和辦公設(shè)備得以廣泛應(yīng)用，引起電網(wǎng)諧波、閃變、三相不均衡、瞬間失電等一系列的電能質(zhì)量問題，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成嚴重威脅。近20年來全球范圍內(nèi)因電能質(zhì)量引起的重大電力事故達20多起，每年因電能質(zhì)量擾動和電氣環(huán)境污染引起的國民經(jīng)濟損失高達300億美元。電能質(zhì)量問題成為影響國計民生的重大問題。為了抑制電網(wǎng)諧波，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量，傳統(tǒng)的方法是采用無源電力濾波器，利用電感和電容的諧振特性形成對特定諧波的陷波器，但無源電力濾波器存在一些固有的缺陷，如體積大、只能抑制固定頻率的諧波電流，容易與電網(wǎng)阻抗發(fā)生串并聯(lián)諧振等。有源電力濾波器能很好的克服無源電力濾波器的缺點，而單獨使用的有源電力濾波器存在容量大、價格昂貴等缺點。混合型有源電力濾波器將無源電力濾波器和有源電力濾波器結(jié)合起來，采用無源電力濾波器承擔(dān)主要的無功補償和諧波抑制任務(wù)，使有源電力濾波器僅僅承受低電壓、其容量也小很多。它兼具無源電力濾波器成本低廉和有源電力濾波器性能優(yōu)越的優(yōu)點，成為有源電力濾波器發(fā)展的主流方向。

由于電網(wǎng)非線性負載的時變特性，有時候無功和諧波負荷重，負載電流畸變很厲害，這時候混合有源電力濾波器輸出大功率的無功和諧波電流對其進行補償，其容量得到了較好的利用，但在有些情況下電網(wǎng)的無功和諧波負荷比較輕，混合有源電力濾波器的輸出功率很小，其利用率很低甚至閑置。

高效光伏并網(wǎng)與混合有源電力濾波器一體化裝置將光伏并網(wǎng)裝置與混合有源電力濾波器結(jié)合在一起，利用混合有源電力濾波器的逆變器輸出電壓低的特點，使得光伏并網(wǎng)系統(tǒng)無需升壓電路而可以應(yīng)用于高壓電力系統(tǒng)，提高光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的效率。同時利用光伏并網(wǎng)系統(tǒng)和混合有源電力濾波器在時間上的互補特性，提高裝置的利用率。

發(fā)明內(nèi)容

為了提高光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的效率和利用率，將光伏并網(wǎng)系統(tǒng)與混合有源電力濾波器相結(jié)合。混合有源電力濾波器采用無源電力濾波器和有源電力濾波器串聯(lián)后并聯(lián)入電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式。太陽能光伏陣列通過防反二極管與混合有源濾波器的直流側(cè)相連，太陽能光伏陣列吸收日照能量，轉(zhuǎn)換為電能并通過逆變器轉(zhuǎn)變成交流電，通過低通濾波器濾波后經(jīng)電感和電容構(gòu)成的無源電力濾波器將電能輸送給電網(wǎng)。由于無源電力濾波器與光伏并網(wǎng)逆變器采用串聯(lián)的形式，無源電力濾波器承擔(dān)主要的基波電壓，光伏并網(wǎng)逆變器直流側(cè)的電壓很低，因此光伏陣列可與并網(wǎng)逆變器直接連接而不需要升壓變換電路，提高了光伏并網(wǎng)發(fā)電的效率。此外，高效光伏并網(wǎng)與混合有源電力濾波器一體化裝置可以同時起到混合有源電力濾波器的作用，輸出無功和諧波電流，對電網(wǎng)無功進行補償并抑制電網(wǎng)諧波，降低電網(wǎng)損耗并改善電能質(zhì)量。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：