[發明專利]一種光伏并網逆變器

在審

• 申請號: 201710064690.0
• 申請日: 2017-02-05
• 公開（公告）號: CN106712094A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 傅龍飛;包繼剛;陳天勝;朱世欣;王維斌
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學技術工程學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及一種逆變器，尤其涉及一種光伏并網逆變器。

背景技術

光伏并網發電系統的低電壓穿越技術，是指當光伏并網點電壓跌落時，光伏陣列能夠保持并網，甚至向電網提供一定的無功功率，支持電網恢復，直到電網恢復正常，從而“穿越”這個低電壓時間(區域)。國家電網公司起草的《光伏電站接入電網技術規定(試行)》中明確對大中型光伏電站在電網故障時的LVRT能力作出了要求并制定了相關標準。

當前國內由于投入運行的光伏電站容量還比較小，光伏系統的滲透功率還較低，當電網發生故障使并網點電壓跌落，光伏電站退出運行時對系統的影響還比較小，但隨著光伏并網發電系統容量的逐漸擴大，滲透功率提高，低壓脫網給系統造成的影響已不容小覷，所以應當重視光伏電站低電壓穿越技術的研究。風力發電系統中已有類似的事故發生。2011年2月24日凌晨，甘肅酒泉地區一個風電場單條饋線故障波及該地區11個風場并引發風電機群大規模脫網事故，事故的原因為風電機群不具備低電壓穿越能力、無功補償裝置的調節能力差、風電場運行管理有缺陷。可見低電壓穿越技術對分布式新能源發電并入電網后對電網的影響之大。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種光伏并網逆變器。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

本發明由MPPT、控制器、PV陣列、濾波器、電網、電壓電流檢測模塊和拓補電路結構組成，所述PV陣列通過電容與所述拓補電路結構連接，所述PV陣列的信號輸出端通過所述MPPT與所述控制器的信號輸入端連接，所述控制器的輸出端與所述拓補電路結構組成，所述拓補電路結構與所述濾波器連接，所述濾波器通過所述電網與所述電壓電流檢測電路的輸入端連接，所述電壓電流檢測的輸出端與所述控制器的信號輸入端連接。

進一步，所述拓補電路結構由六個三極管、六個二極管、三個電感、三個電阻和三個模擬電網電源組成，所述三極管集電極與二極管的負極連接，所述三極管的發射極與所述二極管的正極連接，構成三相橋臂上的開關器件，所述電感、電阻和所述模擬電網串聯。

本發明所述拓補電路結構的電壓跌落期間的無功補償方法包括以下步驟：

(1)大功率光伏逆變器通常具有無功調節能力，特別是當電網電壓跌落時，需要對電網進行無功補償，設U為光伏并網點電壓(0.2≤U≤0.9pu)，逆變器輸出的額定電流為i_N，有功電流和無功電流分別為i_d和i_q。根據并網準則對電壓跌落與無功電流關系的要求，設光伏電站在電壓跌落到90％以下時，電壓每跌落1％，至少提供x％無功電流，即無功電流為：i_q≥x(0.9-U)i_N

根據網側電流不能超過額定電流的1.1倍的規定，則有：

因此有：

又由于x＞0，0.2≤U≤0.9,因此有x≤1.571，

若i_d＝1，則x≤0.655，即i_d＝1時，最大允許提供0.655％的無功電流，若要多提供無功電流，就要減少i_d；

(2)當逆變器額定運行時，可以發出的無功電流最大為i_q＝0.46pu，若規定每1％的電壓跌落提供1.5％的無功電流，在不降低i_d的情況下，最大可以允許跌落的程度為(0.9-0.46/1.5)≈0.593pu，即跌落到59.3％以下時，若要滿足并網要求，就必須降低有功電流的輸出i_d，跌落程度在59.3％以上時，可以不降低有功電流輸出，輸出電流的1.1倍裕度可以保證其滿足并網要求，當電壓跌落程度越大時，需要提供的無功電流就越多，則有功電流需要降低程度就越大。

本發明的有益效果在于：

本發明是一種光伏并網逆變器，與現有技術相比，本發明在深入研究光伏并網逆變器的數學模型和不對稱電網下光伏并網逆變器的控制策略的基礎上，擬采用一種新型鎖相技術和非線性控制策略來改善光伏并網逆變器的性能，在合理的無功補償基礎上，完善其低電壓穿越的能力。

附圖說明

圖1是本發明的三相光伏并網系統結構圖；

圖2是本發明的三相光伏并網發電系統拓撲結構圖；

圖3是本發明的逆變器交流側穩態矢量關系圖；

圖4是本發明的光伏組件特性曲線圖；

圖5是本發明的控制流程圖。

具體實施方式