[實用新型]一種配電系統用光伏逆變器控制結構

有效

• 申請號: 201720701123.7
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN206947952U
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 葉春;張蓉
• 申請（專利權）人: 江蘇信息職業技術學院
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/16
• 代理公司: 無錫萬里知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32263
• 代理人: 王傳林

技術領域

本實用新型涉及逆變器領域，具體涉及一種配電系統用光伏逆變器控制結構。

背景技術

能源是工業與科技發展的基礎及動力，而能源可分為非再生能源以及再生能源兩大類。過去人們大多使用非再生能源產生工業與民生所需的電能，但伴隨而至的是對自然環境的破壞，例如燃燒煤炭、石油所造成的空氣污染和全球變暖等，加上對能源的需求與日俱增，使得傳統化石燃料蘊藏量愈來愈少，發電燃料成本勢必愈來愈高，造成能源價格高漲。

地球暖化的議題已是近年來眾所矚目的焦點，在工商蓬勃發展的今日，地球正在為人們追求科技進步同時產生的污染而逐漸變化中，世界各地氣溫變化極端、降雨、臺風、颶風不定，氣候變化日益詭異，異常災難不斷發生。

于是，大眾開始有了再生環保概念，開始制定廢氣的排放限制、自然生態的保育規則等。在電力工程方面，積極尋找替代能源取代污染較為嚴重的火力發電已成為目前最重要的計劃與發展方向。

近年來，全球能源危機及環保意識抬頭，許多國家開始推廣再生能源，再生能源主要是將自然環境中的海洋能、太陽光及熱能、風力動能等，結合電力電子系統作為能量轉換的接口，轉換成工業或民生所需的電力能源，這種用電方式對環境生態所造成的影響大幅降低。

以再生能源所建構而靠近客戶端的小型發電廠即為所謂的分布式發電(Distributed generation,DG)，以目前發展趨勢而言，分布式發電系統將會逐年增加，因此與當地大型電網并聯供電組成微型電網為目前極重要的研究方向。

由于分布式電源首要是將電力傳輸到鄰近區域用戶，功率不足部分才由市電端供給，此方式優點為市電端只需傳輸較少電力，且負載與分布式電源之間傳輸線較短，可有效減少電力在傳輸上的損失，舒緩用電過度集中的傳輸瓶頸，也較能快速反應負載變動需求并確保供電質量，尤其是離市電網絡較偏遠的地區或者是用電較為集中的工業用戶及商業特區，若應用至廠房密度相當高的科學園區，更可突顯出分布式電源的重要性。

在光伏發電系統中，光伏逆變器是不可或缺的設備。它可以把太陽能蓄電池中的直流電轉化位交變電流進行傳輸，在太陽能發電系統中，逆變器效率的高低是決定太陽能電池容量和蓄電池容量大小的重要因素，因此光伏逆變器的效率能夠決定能源利用率。

當大量的有功功率注入至電網中時，為了抑制電壓和頻率的偏移，需要加裝有載切換開關等電壓調節設備，甚至控制分布式電源輸出功率在饋線的傳輸，以利維持系統穩定度及增加再生能源在電網上的利用率。當光伏發電系統與市電并聯且注入功率時會造成饋線的電壓上升，若電壓上升過高而超出規范，則安裝于饋線的光伏發電必須切斷，減少光伏發電的發電量。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種配電系統用光伏逆變器控制結構，提出了一個以傳輸饋線參數與電壓解耦為控制基準的光伏逆變器控制結構，分別控制逆變器輸出實、無功功率的多寡及控制法則啟動時機，以達到抑制電壓上升及提高能源利用率的目的。

本實用新型的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種配電系統用光伏逆變器控制結構，包括直流電流輸入端和交變電流輸出端，直流電流輸入端和交變電流輸出端之間依次連接有：

信號處理模塊，包括兩個并聯在電路內的非集中控制器，用于計算分布控制所對應的有功和無功功率命令值；

調節模塊，包括兩個分別與兩個非集中控制器串聯的的PI控制器，用于將對應非集中控制器產生的誤差量轉化為電流內回路控制的命令值；

電流控制器、脈沖寬度調制模塊和逆變器。

通過采用上述技術方案，可以由逆變器安裝點偵測的電壓計算出分布式控制 (Decentralized Control)所對應的有功和無功功率命令值P^*、Q^*，并利用功率外回路控制器使逆變器實際有功和無功功率P、Q追隨其命令值。然后將功率控制器產生的誤差量作為電流內回路控制器的命令值，最后利用電流控制器所產生的電壓調變命令V_abc^*，經過脈波寬度調變器(Pulse Width Modulation,PWM)產生逆變器開關信號Gate signal，完成逆變器控制。

進一步設置：所述逆變器與交變電流輸出端之間連接有LC濾波器。

進一步設置：所述直流電流輸入端與功率控制模塊支架連接有單位轉換器。

進一步設置：所述直流電流輸入端和交變電流輸出端之間的電路內連接有主開關和輔助開關，還設有兩個高頻變壓器以隔離輔助開關并接地設置。