[發(fā)明專(zhuān)利]一種光伏逆變器交錯(cuò)移相的控制方法及光伏逆變器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510501445.2
• 申請(qǐng)日: 2015-08-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105141167B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖小俊;舒成維;盧盈;李世軍;徐力;李白龍;袁帥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 愛(ài)士惟新能源技術(shù)（揚(yáng)中）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/5395
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/5395;H02M1/14
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛(wèi);段曉玲

本發(fā)明提出一種光伏逆變器交錯(cuò)移相的控制方法及光伏逆變器，通過(guò)對(duì)控制量實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)控制，在控制過(guò)程中采用預(yù)測(cè)控制與時(shí)間補(bǔ)償策略，減小輸入電流紋波幅值，從而簡(jiǎn)化EMI濾波器的設(shè)計(jì)；電流紋波頻率的增加允許電路采用更小的濾波電容和升壓電感，從而減小整個(gè)系統(tǒng)的體積，提升系統(tǒng)的功率密度；整個(gè)系統(tǒng)的熱應(yīng)力更加均勻，進(jìn)而獲得更高的可靠性；同時(shí)可以降低系統(tǒng)的熱損耗，延長(zhǎng)整個(gè)系統(tǒng)的壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光伏逆變器的控制方法及逆變器，具體的涉及一種交錯(cuò)移相的控制方法。

背景技術(shù)

資源有限、污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)石化燃料能源正在一天天減少,于是資源無(wú)限、清潔干凈的可再生能源成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。其中太陽(yáng)能作為一種新興的綠色能源,以其永不枯竭、無(wú)污染、不受地域資源限制等優(yōu)點(diǎn),正得到迅速的推廣應(yīng)用。根據(jù)光生伏打效應(yīng)原理,利用太陽(yáng)電池將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能的光伏技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)人類(lèi)向可持續(xù)的全球能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。國(guó)際上普遍認(rèn)為,在長(zhǎng)期的能源戰(zhàn)略中,太陽(yáng)能光伏發(fā)電在太陽(yáng)能熱發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、海洋發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等許多可再生能源中具有更重要的地位。預(yù)計(jì)到2030年光伏發(fā)電在世界的總發(fā)電量中將占到5%~20%。

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)正在全世界獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。歐盟希望能夠在2010年安裝3GW(百萬(wàn)千瓦)的光伏發(fā)電裝置,在2030年安裝的光伏發(fā)電裝置可能增加到200GW左右,全世界可能會(huì)達(dá)到1O00GW,占世界發(fā)電總量的4%。到2030年,光伏發(fā)電將會(huì)在發(fā)展中國(guó)家的鄉(xiāng)村大規(guī)模普及,為1億多個(gè)家庭供電,這將對(duì)今天尚不能用上電的17億人口中的5億人的生活產(chǎn)生積極影響。預(yù)計(jì)到2010年中國(guó)的光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量將達(dá)到600MWP,2020年累計(jì)裝機(jī)將達(dá)到30GWP,2050年將達(dá)到100GWP。根據(jù)電力科學(xué)院的預(yù)測(cè),到2050年中國(guó)可再生能源發(fā)電將占到全國(guó)總電力裝機(jī)的25%,其中光伏發(fā)電占到5%。獨(dú)立供電和并網(wǎng)發(fā)電是太陽(yáng)能光伏應(yīng)用的兩個(gè)主要領(lǐng)域,為邊遠(yuǎn)地區(qū)供電的系統(tǒng)、太陽(yáng)能戶(hù)用電源系統(tǒng)、通訊信號(hào)電源、陰極保護(hù)、太陽(yáng)能路燈等各種帶有蓄電池的可以獨(dú)立運(yùn)行的光伏發(fā)電站是獨(dú)立光伏系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連,并向電網(wǎng)饋送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng),主要形式有屋頂并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)、沙漠電站系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)是當(dāng)今世界光伏發(fā)電的趨勢(shì),代表了21世紀(jì)最具吸引力的能源利用技術(shù)。現(xiàn)在,大規(guī)模利用太陽(yáng)能并網(wǎng)發(fā)電在許多國(guó)家己經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。

而目前，各種大量不同功率逆變器設(shè)備不斷投入使用，隨著用戶(hù)對(duì)負(fù)荷的增加，中小功率的逆變器設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足人們對(duì)于功率等級(jí)的需求。在這種情形下，逆變器的設(shè)計(jì)面臨著許多新的挑戰(zhàn)，比如功率的可測(cè)性、全負(fù)載范圍下高效率和高功率密度等。現(xiàn)在，傳統(tǒng)的單通道控制的效能已經(jīng)逐漸發(fā)揮到極限，它自身的缺陷，如電感電流紋波過(guò)高、開(kāi)關(guān)器件電流應(yīng)力過(guò)大、系統(tǒng)效率低下等，已經(jīng)使得其不能滿(mǎn)足日益苛刻的應(yīng)用條件。而由于存在體積較大的EMI 濾波器和電感，導(dǎo)致能夠提高傳統(tǒng)單通道控制功率密度的方法十分有限。在這種時(shí)，交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

交錯(cuò)的概念，是在多通道變換器并聯(lián)基礎(chǔ)上，通過(guò)采用同一開(kāi)關(guān)頻率，控制通道間的相位，從而實(shí)現(xiàn)一定的紋波抵消功能。采用交錯(cuò)并聯(lián)技術(shù)時(shí)，開(kāi)關(guān)信號(hào)上錯(cuò)開(kāi)了一定的角度，所以使得兩相電感電流可以峰谷相填。由此帶來(lái)的好處是顯而易見(jiàn)的：第一，交錯(cuò)并聯(lián)可以減小輸入電流紋波幅值，從而簡(jiǎn)化EMI 濾波器的設(shè)計(jì)；第二，電流紋波頻率的增加允許電路采用更小的濾波電容和升壓電感，從而減小整個(gè)系統(tǒng)的體積，提升系統(tǒng)的功率密度；第三，交錯(cuò)并聯(lián)可以使整個(gè)系統(tǒng)的熱應(yīng)力更加均勻，進(jìn)而獲得更高的可靠性。同時(shí)可以降低系統(tǒng)的熱損耗，延長(zhǎng)整個(gè)系統(tǒng)的壽命。

交錯(cuò)并聯(lián)的一個(gè)關(guān)鍵的控制策略：移相控制策略。所謂移相控制策略，就是如何通過(guò)控制各并聯(lián)通道之間的導(dǎo)通相位差，達(dá)到減小輸入電流紋波，進(jìn)而提高交錯(cuò)效果的控制策略。各通道間移相角度的選取方面，目前反應(yīng)往往是采取對(duì)稱(chēng)角度移相控制，即當(dāng)對(duì)N 個(gè)通道進(jìn)行交錯(cuò)控制時(shí)，每一相的移相角度為360°/N。，目前多數(shù)交錯(cuò)并聯(lián)方案的移相控制均采用對(duì)稱(chēng)角度移相，而且實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用對(duì)稱(chēng)角度移相控制策略對(duì)于減小輸入電流諧波效果很好。