[發(fā)明專利]一種不隔離光伏并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)啟動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010125819.2
• 申請日: 2010-03-12
• 公開（公告）號: CN101789606A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹仁賢;倪華;梅曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥陽光電源有限公司
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40;H02J3/42;H02N6/00
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所 34115
• 代理人: 袁由茂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)方法，具體涉及一種不隔離光伏并網(wǎng)逆 變器的并網(wǎng)啟動方法。

背景技術(shù)

目前不隔離光伏并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)啟動條件是：對于單級系統(tǒng)光伏陣列開路 電壓大于電網(wǎng)電壓的峰值；對于有升壓電路的多級系統(tǒng)，輸入經(jīng)過升壓后的母線 電壓大于電網(wǎng)電壓峰值。一旦達(dá)到并網(wǎng)啟動條件就吸合交流開關(guān)(接觸器或繼電 器)，使逆變器接入電網(wǎng)開始并網(wǎng)發(fā)電。這種直接并網(wǎng)的邏輯控制方式，會使得 當(dāng)早晨、傍晚或陰雨天氣太陽照度不強(qiáng)、太陽電池陣列的輸出電壓在滿足并網(wǎng)條 件電壓的最低點(diǎn)上下波動時(shí)，即在直流側(cè)能量不足時(shí)強(qiáng)行并網(wǎng)的方式，會造成系 統(tǒng)頻繁開關(guān)機(jī)和交流開關(guān)反復(fù)開通關(guān)斷，同時(shí)對于無交流緩沖電路的系統(tǒng)中會造 成對輸出濾波電容C和逆變橋的頻繁沖擊，縮短了逆變橋和交流開關(guān)等器件的壽 命，降低了系統(tǒng)可靠性。

為了解決交流開關(guān)吸合時(shí)沖擊電流大的問題，現(xiàn)在一般采用增加緩沖電路的 方法。常用的緩沖電路由緩沖電阻、交流開關(guān)組成。控制方法為：首先吸合交流 開關(guān)，電網(wǎng)通過緩沖電阻對電容進(jìn)行充電，從而限制了充電電流的大小。緩沖完 畢后吸合交流開關(guān)，接著斷開交流開關(guān)。

此方法可以限制沖擊電流，但是會帶來以下缺點(diǎn)：一是采用緩沖電路，增加 了系統(tǒng)成本；二是緩沖電阻工作時(shí)消耗電能，造成電網(wǎng)能量損失；三是當(dāng)緩沖電 阻和交流開關(guān)失效后將失去緩沖功能，沖擊電流非常大，降低了系統(tǒng)可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)開發(fā)出了一種省掉交流緩沖電路，提高系 統(tǒng)可靠性的不隔離光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)啟動方法，在逆變器輸出濾波電路不變的 情況下，無需增加任何緩沖器件就可以解決交流開關(guān)吸合瞬間對電容C產(chǎn)生的沖 擊電流問題，同時(shí)解決了日照強(qiáng)度不足時(shí)系統(tǒng)頻繁開關(guān)機(jī)和交流開關(guān)反復(fù)開通關(guān) 斷，對輸出濾波電容C和逆變橋的頻繁沖擊的問題，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種不隔離光伏并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)啟動方法，在逆變器的直流輸入側(cè)安裝有 直流電壓傳感器，交流輸出側(cè)安裝有交流開關(guān)，交流開關(guān)靠近電網(wǎng)側(cè)安裝有交流 電壓傳感器，逆變器在未接入電網(wǎng)的情況下首先獨(dú)立運(yùn)行，交流開關(guān)保持?jǐn)嚅_， 直流電壓傳感器檢測逆變器輸入直流母線電壓幅值，交流電壓傳感器檢測電網(wǎng)電 壓幅值、頻率和相位。當(dāng)逆變器輸入直流母線電壓的電壓幅值超過電網(wǎng)電壓峰值 時(shí)，逆變器控制電路根據(jù)直流母線電壓幅值以及電網(wǎng)電壓幅值、相位和頻率計(jì)算 得到與電網(wǎng)電壓相位和頻率保持同步的逆變調(diào)制波，并采用緩啟動的方式逐漸增 大，通過高頻PWM調(diào)制方式生成交流逆變電壓。當(dāng)交流逆變電壓與電網(wǎng)電壓同頻、 同相、同幅值且母線電壓幅值達(dá)到并網(wǎng)條件時(shí)，逆變器控制電路控制交流開關(guān)吸 合，開始并網(wǎng)運(yùn)行。

一種不隔離光伏并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)啟動方法，當(dāng)交流逆變電壓與電網(wǎng)電壓同 頻、同相、同幅值且母線電壓幅值達(dá)到并網(wǎng)條件并持續(xù)一段時(shí)間后，逆變器控制 電路控制交流開關(guān)吸合，開始并網(wǎng)運(yùn)行。

一種不隔離光伏并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)啟動方法，所述的計(jì)算如下：

V_inv＝M?sin(wt+θ)

w＝2πf

V_inv為調(diào)制波；M為調(diào)制波的幅值；f為電網(wǎng)電壓的頻率；θ為與電網(wǎng)電壓相位 保持一致的角度；

根據(jù)以上公式當(dāng)已知直流電壓大小和電網(wǎng)電壓大小時(shí)，則可以確定調(diào)制波的幅值 M，從而得到的調(diào)制波V_inv，經(jīng)過高頻PWM調(diào)制驅(qū)動控制逆變器得到的逆變電壓 與電網(wǎng)電壓大小、頻率、相位一致。根據(jù)電力電子理論，對于單相或三相逆變器 橋系統(tǒng)，采用正弦調(diào)制方式下的直流輸入電壓值和逆變輸出值之間存在唯一關(guān) 系。

一種不隔離光伏并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)啟動方法，所述的高頻PWM調(diào)制方式為調(diào) 制波通過與高頻的三角載波比較得到PWM脈沖波形用來驅(qū)動逆變器橋臂的管子。

采用本發(fā)明時(shí)，當(dāng)直流母線電壓大于電網(wǎng)電壓峰值后，系統(tǒng)先采用高頻PWM 調(diào)制方式進(jìn)行獨(dú)立逆變，并通過濾波電路產(chǎn)生交流電壓。由于逆變和濾波會消耗 一部分能量，如果太陽電池陣列的能量不足以支撐這部分消耗的能量，則母線電 壓會被拉低，從而不滿足并網(wǎng)條件。因此避免了系統(tǒng)頻繁開關(guān)機(jī)和交流開關(guān)反復(fù) 開通關(guān)斷，提高了系統(tǒng)的可靠性和壽命。