[發(fā)明專利]一種并網(wǎng)逆變器及其交流輸出濾波方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010553722.1
• 申請日: 2010-11-17
• 公開（公告）號: CN102005953A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉偉增;阮少華;張新濤
• 申請（專利權(quán)）人: 特變電工新疆新能源股份有限公司;特變電工西安電氣科技有限公司
• 主分類號: H02M7/42
• 分類號: H02M7/42;H02M1/12;H02J3/38
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 羅建民;鄧伯英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及并網(wǎng)逆變器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種并網(wǎng)逆變器及其交流輸出濾波方法。

背景技術(shù)

隨著并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的廣泛應(yīng)用，并網(wǎng)逆變器的輸出電能質(zhì)量得到了電網(wǎng)公司更多的關(guān)注。為了降低并網(wǎng)輸出諧波，提高電能質(zhì)量，國內(nèi)外光伏發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)(如UL1741、IEEE929-2000)中均對并網(wǎng)電流各次諧波及總諧波含量都提出了嚴(yán)格的要求。影響并網(wǎng)電流諧波的因素有很多，本文主要討論并網(wǎng)逆變器的交流輸出濾波方式對并網(wǎng)電流諧波的影響。

目前，并網(wǎng)逆變器的輸出濾波器都是針對并網(wǎng)逆變器自身的額定輸出功率所設(shè)計的。當(dāng)并網(wǎng)逆變器輸出功率在額定功率時，并網(wǎng)逆變器的輸出電流波形的諧波畸變率可以很好地滿足并網(wǎng)逆變器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。但在輕載情況下，尤其是負(fù)載率低于25％以下、逆變器輸出功率遠(yuǎn)低于額定功率時，存在以下兩個嚴(yán)重問題：

(1)由于在低負(fù)載率情況下，調(diào)制比很低，開關(guān)占空比很小，導(dǎo)致并網(wǎng)電流諧波含量嚴(yán)重超標(biāo)，對電網(wǎng)造成較大的諧波污染；

(2)在輕載情況下，由于濾波器空載損耗占的比重增加，使逆變器的轉(zhuǎn)換效率也大幅降低。

這種問題對于光伏并網(wǎng)逆變器尤其嚴(yán)重。由于一天中日照強(qiáng)度的自然變化，光伏并網(wǎng)逆變器在一天的大部分時間都工作在較低的負(fù)載率下。在這種情況下，如上所述，存在并網(wǎng)電流諧波含量超標(biāo)和轉(zhuǎn)換效率降低的問題，從而降低了輸出電能質(zhì)量。但是，目前尚缺乏對于這種問題的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種并網(wǎng)逆變器及其交流輸出濾波方法，以使得并網(wǎng)逆變器即使在低負(fù)載率情況下其輸出電流波形的總諧波畸變率(THD)也能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并使得并網(wǎng)逆變器在低負(fù)載率情況下的轉(zhuǎn)換效率得到提高。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種并網(wǎng)逆變器，包括：交流輸出濾波器，其包括并聯(lián)的多個可切換的濾波模塊，其中每個濾波模塊的功率容量為并網(wǎng)逆變器的不同輸出功率；監(jiān)測模塊，其與并網(wǎng)逆變器的交流輸出端連接，用于對并網(wǎng)逆變器的交流輸出電壓和電流進(jìn)行實時監(jiān)測；和控制電路，其連接在監(jiān)測模塊和交流輸出濾波器之間，用于根據(jù)通過監(jiān)測模塊監(jiān)測到的電壓和電流計算并網(wǎng)逆變器的輸出功率，并根據(jù)所計算的輸出功率所屬的功率等級控制切換到具有與該功率等級相應(yīng)的功率容量的濾波模塊，所述功率等級根據(jù)所述多個濾波模塊的功率容量而劃分。

優(yōu)選地，所述濾波模塊每個包括串聯(lián)的LC或LCL交流濾波器和第一交流接觸器，所述LC或LCL交流濾波器中的濾波電容支路包括串聯(lián)的濾波電容和第二交流接觸器，所述控制電路通過控制各個濾波模塊中所包括的第一交流接觸器和第二交流接觸器的通斷來控制切換到所述濾波模塊。

優(yōu)選地，所述監(jiān)測模塊對并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)條件進(jìn)行實時監(jiān)測，如果并網(wǎng)條件不滿足，則控制電路控制切斷所述交流輸出濾波器中的所有濾波模塊，如果并網(wǎng)條件滿足，則控制電路執(zhí)行所述計算和控制步驟。

優(yōu)選地，根據(jù)并網(wǎng)逆變器輸出功率的范圍跨度和并網(wǎng)逆變器對最低負(fù)載率情況下的諧波要求選取所述濾波模塊的數(shù)量。

相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種并網(wǎng)逆變器的交流輸出濾波方法，所述并網(wǎng)逆變器包括交流輸出濾波器，該交流輸出濾波器包括并聯(lián)的多個可切換的濾波模塊，其中每個濾波模塊的功率容量為并網(wǎng)逆變器的不同輸出功率，所述濾波方法包括：對并網(wǎng)逆變器的交流輸出電壓和電流進(jìn)行實時監(jiān)測；根據(jù)監(jiān)測到的電壓和電流計算并網(wǎng)逆變器的輸出功率；和根據(jù)所計算的輸出功率所屬的功率等級控制切換到具有與該功率等級相應(yīng)的功率容量的濾波模塊，所述功率等級根據(jù)所述多個濾波模塊的功率容量而劃分。

優(yōu)選地，在所述濾波模塊每個包括串聯(lián)的LC或LCL交流濾波器和第一交流接觸器并且所述LC或LCL交流濾波器中的濾波電容支路包括串聯(lián)的濾波電容和第二交流接觸器的情況下，通過控制各個濾波模塊中所包括的第一交流接觸器和第二交流接觸器的通斷來控制切換到所述濾波模塊。

優(yōu)選地，該方法還包括：對并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)條件進(jìn)行實時監(jiān)測，如果并網(wǎng)條件不滿足，則控制切斷所述交流輸出濾波器中的所有濾波模塊，如果并網(wǎng)條件滿足，則執(zhí)行所述計算和控制步驟。

優(yōu)選地，該方法還包括：根據(jù)并網(wǎng)逆變器輸出功率的范圍跨度和并網(wǎng)逆變器對最低負(fù)載率情況下的諧波要求選取所述濾波模塊的數(shù)量。