[發(fā)明專(zhuān)利]一種并網(wǎng)逆變器及其交流輸出濾波方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010553722.1
• 申請(qǐng)日: 2010-11-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102005953A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉偉增;阮少華;張新濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)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(lèi)號(hào): H02M7/42
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/42;H02M1/12;H02J3/38
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)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(guó)內(nèi)外光伏發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)(如UL1741、IEEE929-2000)中均對(duì)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(duì)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(duì)并網(wǎng)逆變器自身的額定輸出功率所設(shè)計(jì)的。當(dāng)并網(wǎng)逆變器輸出功率在額定功率時(shí)，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(mǎn)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(shí)，存在以下兩個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題：

(1)由于在低負(fù)載率情況下，調(diào)制比很低，開(kāi)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(duì)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(wèn)題對(duì)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(shí)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(wèn)題，從而降低了輸出電能質(zhì)量。但是，目前尚缺乏對(duì)于這種問(wèn)題的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)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(mǎn)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(shí)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(gè)可切換的濾波模塊，其中每個(gè)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(cè)模塊，其與并網(wǎng)逆變器的交流輸出端連接，用于對(duì)并網(wǎng)逆變器的交流輸出電壓和電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；和控制電路，其連接在監(jiān)測(cè)模塊和交流輸出濾波器之間，用于根據(jù)通過(guò)監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)到的電壓和電流計(jì)算并網(wǎng)逆變器的輸出功率，并根據(jù)所計(jì)算的輸出功率所屬的功率等級(jí)控制切換到具有與該功率等級(jí)相應(yīng)的功率容量的濾波模塊，所述功率等級(jí)根據(jù)所述多個(gè)濾波模塊的功率容量而劃分。

優(yōu)選地，所述濾波模塊每個(gè)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(guò)控制各個(gè)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(lái)控制切換到所述濾波模塊。

優(yōu)選地，所述監(jiān)測(cè)模塊對(duì)并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)條件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如果并網(wǎng)條件不滿(mǎn)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(mǎn)足，則控制電路執(zhí)行所述計(jì)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(duì)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(gè)可切換的濾波模塊，其中每個(gè)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(duì)并網(wǎng)逆變器的交流輸出電壓和電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；根據(jù)監(jiān)測(cè)到的電壓和電流計(jì)算并網(wǎng)逆變器的輸出功率；和根據(jù)所計(jì)算的輸出功率所屬的功率等級(jí)控制切換到具有與該功率等級(jí)相應(yīng)的功率容量的濾波模塊，所述功率等級(jí)根據(jù)所述多個(gè)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(gè)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(guò)控制各個(gè)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(lái)控制切換到所述濾波模塊。

優(yōu)選地，該方法還包括：對(duì)并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)條件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如果并網(wǎng)條件不滿(mǎn)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(mǎn)足，則執(zhí)行所述計(jì)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(duì)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。