專利名稱：一種用于單相光伏并網(wǎng)逆變器提供無功補(bǔ)償?shù)姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)提供無功補(bǔ)償功能的逆變電路及方法，適用于單相全橋逆變電路。
背景技術(shù)：
能源短缺和環(huán)境污染是人類當(dāng)前面臨的共同的世紀(jì)性難題。20世紀(jì)70年代以來兩次世界性的能源危機(jī)以及當(dāng)前環(huán)境問題的嚴(yán)重性，引起世界各國(guó)對(duì)節(jié)能技術(shù)的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)能源相比，新能源具有無污染、可再生等諸多優(yōu)點(diǎn)。光伏發(fā)電是本世紀(jì)最有市場(chǎng)潛力、最具發(fā)展前景的新能源。光伏產(chǎn)業(yè)以其技術(shù)先進(jìn)性、資源無限性和綠色環(huán)保性，成為全球產(chǎn)業(yè)革命的核心、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的方向、應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。目前成熟的光伏發(fā)電技術(shù)通常只提供有功功率，不具備無功補(bǔ)償功能。但隨著新能源并網(wǎng)電量在電網(wǎng)中所占份額逐步增大，部分國(guó)家提出新的并網(wǎng)法規(guī)，要求并入電網(wǎng)的光伏系統(tǒng)不僅能夠輸出有功功率，還能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的調(diào)節(jié)，其中就包括實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償功能:根據(jù)電網(wǎng)公司發(fā)出的指令，逆變器能夠調(diào)節(jié)并網(wǎng)電流的相角，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的控制。對(duì)于目前的逆變器，由于控制結(jié)構(gòu)上存在的缺陷而不具備無功調(diào)節(jié)的功能，這大大減小了光伏逆變器的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是提出一種用于單相光伏并網(wǎng)逆變器提供無功補(bǔ)償?shù)姆椒?，一方面可以?shí)時(shí)調(diào)節(jié)逆變器并網(wǎng)電流的相角，另一方面保持了原有電路在抑制共模電流功能。技術(shù)方案:本發(fā)明用于單相光伏并網(wǎng)逆變器的無功補(bǔ)償方法，根據(jù)并網(wǎng)需求對(duì)第一到第六受控開關(guān)采用不同的控制策略達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)逆變器并網(wǎng)電流相角的要求。根據(jù)參考電壓和并網(wǎng)電流的過零點(diǎn)對(duì)參考電壓進(jìn)行分段，一個(gè)周期共分四段，四段參考電壓獨(dú)立的與三角波比較生成PWM驅(qū)動(dòng)第一到第六受控開關(guān)(如圖4所示)。四段參考電壓的劃分決定并網(wǎng)電流的相角。當(dāng)參考電壓與并網(wǎng)電流同向時(shí)，對(duì)角受控開關(guān)(第一和第四受控開關(guān)為對(duì)角受控開關(guān)，第二和第三受控開關(guān)為對(duì)角受控開關(guān))調(diào)制產(chǎn)生參考電壓；當(dāng)參考電壓與并網(wǎng)電流反向時(shí)，由中間兩個(gè)受控開關(guān)(第五、第六受控開關(guān))調(diào)制產(chǎn)生參考電壓。這樣可以保證原主拓?fù)潆娐返墓材ｋ娏饕种乒δ懿槐黄茐?。參考電壓與并網(wǎng)電流反向時(shí)，由于調(diào)制機(jī)理恰好與同向時(shí)相反，因此，在A、C這兩段時(shí)區(qū)里需要將參考電壓翻轉(zhuǎn)，如圖4中所示，這樣可以保證輸出的PWM為正弦調(diào)制。
有益效果:圖5為用示波器截取的逆變器提供無功補(bǔ)償功能時(shí)電網(wǎng)電壓和并網(wǎng)電流的實(shí)驗(yàn)波形圖。從圖中可以看到，逆變器的并網(wǎng)電流滯后于電網(wǎng)電壓，輸出一個(gè)穩(wěn)定的可調(diào)節(jié)的無功功率，滿足法規(guī)對(duì)逆變器的要求。


:圖1為單相逆變器主電路結(jié)構(gòu)圖。圖2為并網(wǎng)電流滯后于電網(wǎng)電壓波形圖。圖3為并網(wǎng)電流超前于電網(wǎng)電壓波形圖。圖4為單相逆變器受控開關(guān)驅(qū)動(dòng)波形圖。圖5為提供無功補(bǔ)償功能逆變器并網(wǎng)電壓電流波形圖。
具體實(shí)施方式
:對(duì)于要求并網(wǎng)電流滯后于電網(wǎng)電壓的情形(如圖2所示)，第一到第六受控開關(guān)的控制策略如下:A區(qū)域:第五受控開關(guān)高頻動(dòng)作，調(diào)制生成參考電壓，其余受控開關(guān)關(guān)閉。第五受控開關(guān)高頻導(dǎo)通時(shí)，第五二極管導(dǎo)通，輸出O電壓；第五受控開關(guān)高頻關(guān)斷時(shí)，第一、第二和第五二極管導(dǎo)通，電流續(xù)流，輸出正電壓。B區(qū)域:第六受控開關(guān)導(dǎo)通提供電流通路，第一、第四受控開關(guān)高頻動(dòng)作，調(diào)制生成參考電壓，其余受控開關(guān)關(guān)閉。第一、第四受控開關(guān)高頻導(dǎo)通時(shí)，輸出正電壓；第一、第四受控開關(guān)高頻關(guān)斷時(shí)，第六二極管導(dǎo)通，電流續(xù)流，輸出O電壓。C區(qū)域:第六受控開關(guān)高頻動(dòng)作，調(diào)制生成參考電壓，其余受控開關(guān)關(guān)閉。第六受控開關(guān)高頻導(dǎo)通時(shí)，第六二極管導(dǎo)通，輸出O電壓；第六受控開關(guān)高頻關(guān)斷時(shí)，第三、第四和第六二極管導(dǎo)通，電流續(xù)流，輸出負(fù)電壓。D區(qū)域:第五受控開關(guān)導(dǎo)通提供電流通路，第二、第三受控開關(guān)高頻動(dòng)作，調(diào)制生成參考電壓，其余受控開關(guān)關(guān)閉。第二、第三受控開關(guān)高頻導(dǎo)通時(shí)，輸出負(fù)電壓；第第二、第三受控開關(guān)高頻關(guān)斷時(shí)，第五二極管導(dǎo)通，電流續(xù)流，輸出O電壓。 對(duì)于要求并網(wǎng)電流超前于電網(wǎng)電壓的情形(如圖3所示)，第一到第六受控開關(guān)的控制策略如下:A區(qū)域:第五受控開關(guān)高頻動(dòng)作，調(diào)制生成參考電壓，其余受控開關(guān)關(guān)閉。第五受控開關(guān)高頻導(dǎo)通時(shí)，第五二極管導(dǎo)通，輸出O電壓；第五受控開關(guān)高頻關(guān)斷時(shí)，第一、第二和第五二極管導(dǎo)通，電流續(xù)流，輸出正電壓。B區(qū)域:第六受控開關(guān)導(dǎo)通提供電流通路，第一、第四受控開關(guān)高頻動(dòng)作，調(diào)制生成參考電壓，其余受控開關(guān)關(guān)閉。第一、第四受控開關(guān)高頻導(dǎo)通時(shí)，輸出正電壓；第一、第四受控開關(guān)高頻關(guān)斷時(shí)，第六二極管導(dǎo)通，電流續(xù)流，輸出O電壓。C區(qū)域:第六受控開關(guān)高頻動(dòng)作，調(diào)制生成參考電壓，其余受控開關(guān)關(guān)閉。第六受控開關(guān)高頻導(dǎo)通時(shí)，第六二極管導(dǎo)通，輸出O電壓；第六受控開關(guān)高頻關(guān)斷時(shí)，第三、第四和第六二極管導(dǎo)通，電流續(xù)流，輸出負(fù)電壓。D區(qū)域:第五受控開關(guān)導(dǎo)通提供電流通路，第二、第三受控開關(guān)高頻動(dòng)作，調(diào)制生成參考電壓，其余受控開關(guān)關(guān)閉。第二、第三受控開關(guān)高頻導(dǎo)通時(shí)，輸出負(fù)電壓；第第二、第三受控開關(guān)高頻關(guān)斷時(shí)，第五二極管導(dǎo)通，電流續(xù)流，輸出O電壓。
權(quán)利要求
1.一種用于單相光伏并網(wǎng)逆變器提供無功補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于根?jù)不同的并網(wǎng)電流相角要求調(diào)節(jié)第一到第六受控開關(guān)的開關(guān)狀態(tài): 對(duì)于并網(wǎng)電流滯后于電網(wǎng)電壓的情形:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)提供無功補(bǔ)償功能的逆變電路及方法，包括用于將太陽能電池的直流電轉(zhuǎn)換為適用于并網(wǎng)的交流電的第一到第六受控開關(guān)和第一到第六二極管，所述六個(gè)受控開關(guān)為全橋連接，六個(gè)二極管為實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償和續(xù)流所用，所述第一受控開關(guān)和第五受控開關(guān)的連接點(diǎn)為第一交流輸出點(diǎn)，所述第三受控開關(guān)和第六受控開關(guān)的連接點(diǎn)為第二交流輸出點(diǎn)，通過對(duì)上述第一到第六受控開關(guān)的控制達(dá)到實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)墓δ堋１景l(fā)明具備以下有益效果成本低、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、具備無功補(bǔ)償功能。
文檔編號(hào)H02M7/48GK103199722SQ20121000244
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者陳波, 趙磊, 薛振宇 申請(qǐng)人:蘇州歐姆尼克新能源科技有限公司