[發明專利]一種具有電能質量監控功能的光伏并網逆變器

在審

• 申請號: 201711030136.7
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107658902A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 許琳;賈振國;郭瑞;劉建紅;劉旭;馮思瑄
• 申請（專利權）人: 長春工程學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J13/00
• 代理公司: 長春市吉利專利事務所22206
• 代理人: 李曉莉

技術領域

本發明屬于太陽能光伏發電與清潔能源應用領域，特別涉及一種光伏逆變器。

背景技術

光伏發電作為一種可再生能源的利用形式越來越得到重視和大力發展，分布式發電和微電網已經成為未來電網發展的必然趨勢。分布式發電和微網一般以一家一戶為單位并入低壓配電網(380V或220V)，具有明顯的分散性、地域性和不確定性，大量的民用新能源并入電網也將帶來電網格局的改變，對配電網電能質量的不利影響也逐漸顯現出來。本發明整合光伏逆變器、雙向電能計量表和電能質量分析儀等功能與一體，構造一種帶有電能質量監控功能的光伏并網逆變器。

常規光伏逆變器一般不具備電能質量分析和監控功能。例如，有公開號 CN107040148A，名稱為《一種光伏逆變器》的中國專利。該專利所發明光伏逆變器由直流接口件、電源模塊、電容模塊、IGBT模塊、電源板和采樣板等構成，屬離網型逆變器，該逆變器無電能質量測量環節、無電能計量環節，對于所逆變產生的交流電質量合格與否無法監測，對于未來微電網的發展存在潛在的電能質量隱患。

有公開號CN107086808A，名稱為《一種光伏逆變器及其控制方法》的中國專利，該專利所發明的光伏逆變器采用了獨立雙CPU設計，其目的在于解決數據傳輸慢，CPU的負荷大，容易導致CPU過量發熱和燒毀問題。該設計采用獨立雙 CPU結構，控制電路復雜，獨立雙CPU同時工作時容易產生電磁干擾，影響逆變器工作的穩定性和可靠性。該發明中同樣無法實現對逆變后交流電的電能質量控制。

有公開號CN105610311A，名稱為《一種光伏逆變器諧波抑制的方法與裝置》的中國專利。該專利所發明光伏逆變器通過建立d-q坐標系下的并網逆變模型，采用PI控制器和重復控制器分別對諧波電流的輸入誤差信號進行控制，可以有效改善逆變后交流電中的諧波含量。該設計僅是通過控制方法的改進來減少輸出交流電的諧波含量，缺少對某次諧波的針對性。同時該發明沒有考慮電能質量的諸如頻率波動和閃變等指標，也沒有提到專用的并網后雙向電能計量的問題。

有公開號CN105024385A和CN1041130881A的分案申請專利，名稱分別為《改善電網的電能質量、具無功補償功能的光伏逆變器電路》和《具有無功補償功能的光伏逆變器電路》的中國專利。該兩項專利所發明電路的目的在于通過無功補償功能改善電網電能質量。該兩項發明電路由電壓檢測環節、電流檢測環節、無功測量環節和IGBT逆變及其控制環節構成，通過實時測量無功并通過控制IGBT對無功輸出進行補償來提高逆變器的轉換效率，改善逆變輸出的電壓特性是有益的。但是，該發明電路并未涉及國家所規定的電能質量指標檢測電路，無法對所逆變電能進行全面的質量控制。

知網檢索有2013年湖北工業大學姚凱的碩士學位論文和同一作者發表在《電源技術》2015年第10期第2189至第2192頁上的期刊論文，題目為《融合電能質量控制的光伏逆變技術研究》。論文針對光伏逆變器的現有技術現狀，提出了通過檢測基于瞬時無功功率的i_p-i_q方法，對被測電流中的有功、無功和諧波分量進行分離，在通過綜合控制算法控制逆變電路的補償輸出。此方法對消除諧波雖然具有一定效果，但存在如下問題和缺陷：第一，僅考慮了電能質量的諧波指標，對電壓偏差、頻率偏差、電壓波動和閃變及三相不平衡等指標均未加以考慮。第二，僅提供了Matlab仿真數據，未給出具體的諧波檢測方法與電路。第三，論文僅為理論研究成果，未提供實施例。

綜上，隨著微電網技術的發展和微電網的普遍推廣，電力系統和用戶對電能質量的要求將越來越高。目前的分布式太陽能光伏發電并網逆變器普遍缺少對逆變器輸出電能質量進行實時監控的手段，同時由于現有產品大多采用集成度較低的多個數據采集和處理芯片來完成，逆變器的功能相對比較單一，其運行的可靠性也有待進一步提高。

因此現有技術當中亟需要一種新型的技術方案來解決這一問題。

發明內容

針對現有光伏并網逆變器技術存在的不足，本發明的目的是提供一種帶有電能質量監控及雙向電能計量功能的光伏并網逆變器。

一種具有電能質量監控功能的光伏并網逆變器，其特征是：包括光伏陣列、雙核處理器組、儲能模塊、電能質量檢測及雙向電能計量模塊、直流電參數采集模塊、互感器模塊、DC/AC轉換芯片、DC/DC轉換芯片、顯示模塊及通信模塊；

所述光伏陣列與DC/DC轉換芯片的輸入端連接；