[發(fā)明專利]一種無需交直流電流傳感器的多電平光伏逆變裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610044461.8
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105490302B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋磊;趙新建;王峰;王春寧;李國杰;韓蓓
• 申請（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;江蘇省電力公司;江蘇省電力公司南京供電公司;上海交通大學(xué)
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01;H02M7/483
• 代理公司: 南京同澤專利事務(wù)所(特殊普通合伙)32245
• 代理人: 閆彪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無需交直流電流傳感器的多電平光伏逆變裝置，屬于發(fā)電、變電或配電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能源是人類社會存在和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前能源緊缺、環(huán)境惡化的日趨嚴(yán)重是關(guān)乎人類生存及發(fā)展的全球性問題。可再生能源屬于可循環(huán)使用的清潔能源，由于其資源十分豐富，且不受地域限制，可就地利用，具有巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景，是未來能源系統(tǒng)的希望。

太陽能是一種巨量的可再生能源，太陽直接輻射到地球的能量十分豐富，分布廣泛，不會污染環(huán)境，清潔干凈。中國也擁有豐富的太陽能資源，目前可開發(fā)的太陽能是21039億千瓦，若將1％的中國沙漠裝上光伏，總?cè)萘繉⑦_(dá)到13億千瓦，超過我國目前所有能源發(fā)電的裝機(jī)容量。

當(dāng)今世界各國特別是發(fā)達(dá)國家對光伏發(fā)電技術(shù)十分重視，其開發(fā)和利用已經(jīng)歷了幾十年，逐漸成為綠色能源領(lǐng)域的前沿技術(shù)。國際上，光伏發(fā)電無論從技術(shù)上還是從規(guī)模上已經(jīng)比較成熟，已進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)作階段，并且已主要用于城市的并網(wǎng)發(fā)電。我國太陽能光伏發(fā)電起步較晚，80年代中后期初具規(guī)模，90年代以來技術(shù)在不斷成熟，無論是產(chǎn)業(yè)化方面還是應(yīng)用方面都發(fā)展很快，目前多應(yīng)用在邊遠(yuǎn)無電地區(qū)獨(dú)立式發(fā)電，例如在甘肅、西藏、新疆等地建立了以光伏發(fā)電為基礎(chǔ)的電力設(shè)施。而并網(wǎng)發(fā)電及城市應(yīng)用起步較晚，隨著國家對新能源的日益重視及一系列優(yōu)惠政策的頒布，我國太陽能發(fā)電增長迅速，2013年全年新增容量超過1000萬，是2012年的近3倍，至2013年底，我國光伏發(fā)電裝機(jī)容量已超過1700萬千瓦。

并網(wǎng)光伏發(fā)電是由光伏逆變器將光伏電池板輸出的直流電逆變成交流接入電網(wǎng)，逆變器含有一定的高頻開關(guān)引起的高頻諧波，大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)也帶來諧波問題，高頻諧波的危害嚴(yán)重。以往采取并聯(lián)LC或LCL濾波的方法，還是有一定的高頻諧波注入電網(wǎng)，雖然三電平逆變器的波形要好于兩電平逆變器，但是還不能完全濾除高頻成分。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種應(yīng)用陷波器濾除并網(wǎng)電流中的高頻分量的逆變器。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：一種無需交直流電流傳感器的多電平光伏逆變裝置，其特征在于包括：逆變控制器、MPPT控制器、直流升壓單元、多電平逆變單元和陷波器；所述直流升壓單元、多電平逆變單元和陷波器依次串聯(lián),所述陷波器的輸出端連接有電壓互感器；所述逆變控制器的控制端與所述多電平逆變單元受控端相連，所述MPPT控制器的控制端與所述直流升壓單元的受控端相連；所述逆變控制器的通訊端與所述MPPT控制器的通訊端相連，所述逆變控制器的電壓信號輸入端與所述電壓互感器的輸出端相連；所述逆變控制器接收所述電壓互感器上的電壓后，進(jìn)行前饋控制計(jì)算，再將計(jì)算結(jié)果反饋給所述MPPT控制器，所述MPPT控制器根據(jù)收到的反饋結(jié)果控制所述直流升壓單元的轉(zhuǎn)換系數(shù)，以保證所述直流升壓單元傳輸給所述多電平逆變單元的電平恒定。

上述技術(shù)方案的改進(jìn)是：所述前饋控制計(jì)算是無需交直流電流的基于所述陷波器的電網(wǎng)側(cè)電壓的前饋控制計(jì)算，該前饋控制計(jì)算包括第一運(yùn)算器輸出f₁計(jì)算、第二運(yùn)算器輸出f₂計(jì)算、第三運(yùn)算器輸出f₃計(jì)算、第四運(yùn)算器輸出f₄計(jì)算及第五運(yùn)算器輸出f₅計(jì)算，算式如下，

f₁＝i*-i×H(s)

f₂＝f₁×G_i(s)

f₃＝(f₂-e*)/Z_L

f₄＝i-f₃

f₅＝e*-V_ac

e*＝f₄×Z_C

i＝f₅/Z_LC

上式中，

e*為所述多電平逆變單元的輸出電壓計(jì)算值；

V_ac為所述陷波器的網(wǎng)側(cè)電壓測量值；

i為所述陷波器電流的估算值；

i^*為所述陷波器的網(wǎng)側(cè)電流參考值；

H(s)為所述陷波器電流的反饋系數(shù)，0<||H(s)||<1；

G_i(s)為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，0<||G_i(s)||<1；