專利名稱：光伏并網(wǎng)逆變器及控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光伏發(fā)電技術領域，尤其涉及光伏并網(wǎng)逆變器及控制方法。
背景技術：
太陽能是21世紀最具活力的新能源之一，光伏發(fā)電正從過去的小規(guī)模離網(wǎng)發(fā)電 向大規(guī)模的并網(wǎng)發(fā)電方向發(fā)展。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)容量越來越大，兆瓦級系統(tǒng)是未來發(fā)展 的方向。因此，研究大功率高壓光伏并網(wǎng)逆變器及其控制方法具有重要的意義。基于各種拓撲結構和控制方法的光伏并網(wǎng)逆變器得到了廣泛研究，但還是很難滿 足穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟性和電能質量高的要求，具體如下因光伏系統(tǒng)輸出的功率取決于光照條件，而光照具有不確定性，并網(wǎng)功率波動較 大，特別是當光照突然被遮擋時，系統(tǒng)不得不脫網(wǎng)待機，運行不穩(wěn)定；系統(tǒng)某個開關管、電池 板等局部的故障往往會導致停機，系統(tǒng)的安全性較低；光伏系統(tǒng)輸出電壓等級較低，并網(wǎng)一 般要通過變壓器升壓，增加了系統(tǒng)的成本；限于當前電力電子器件的負荷能力，很難再進一 步提高光伏并網(wǎng)逆變器的功率等級，特別是很難做到單機兆瓦級的水平；而且，隨著功率等 級的提高，開關管工作頻率必然下降，這將導致電流諧波的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明公開的光伏并網(wǎng)逆變器及控制方法，可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性、降低系 統(tǒng)成本、改善并網(wǎng)電能質量以及提高系統(tǒng)功率等級。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種光伏并網(wǎng)逆變器，所述逆變器包括光伏陣列；多個單元體，每個單元體的前級分別連接一所述光伏陣列；三條單元體串聯(lián)支路，所述單元體串聯(lián)支路由多個單元體級聯(lián)組成，通過單元移 相疊波技術，形成多電平的高壓輸出；交流電抗器及并網(wǎng)開關，所述單元體串聯(lián)支路與所述交流電抗器、并網(wǎng)開關串聯(lián) 后匯接到電網(wǎng)中； 單元體控制器，所述每個單元體均包含一個所述單元體控制器，所述單元體控制 器以數(shù)字信號處理器和可編程邏輯器件為核心，對各個單元體進行監(jiān)控，并向主控制器反 饋單元體的故障、溫度、光伏陣列端電壓和輸出電流等參數(shù)信息，以及對所述光伏陣列進行 最大功率跟蹤控制；主控制器，以雙數(shù)字信號處理器(DSP)和超大規(guī)模集成電路可編程器件(CPLD或 FPGA)為核心，根據(jù)接收到的單元體控制器反饋的參數(shù)信息，進行雙閉環(huán)控制、旁路控制、載 波移相SPWM運算生成PWM控制信號，以及向單元體控制器傳送旁路控制信號和PWM控制信號。具體地，所述單元體還包括BOOST電路，用于對光伏陣列進行最大功率跟蹤，將光伏陣列輸出的低電壓上升為高電壓；儲能電池，用于存儲所述BOOST電路提供的電能，并給后級H橋逆變電路提供穩(wěn)定 直流電；H橋逆變電路，用于采用載波移相SPWM技術，將儲能電池提供的直流電逆變?yōu)榻?流電；旁路開關，用于當單元體、或所述單元體對應的前級光伏陣列和儲能電池發(fā)生故 障時，對所述單元體及另外兩個相同級的單元體進行旁路控制；其中，所述BOOST電路的正負輸入端分別與所述光伏陣列的正負極相連，所述 BOOST電路的正負輸出端分別與所述儲能電池的正負端相連，所述儲能電池的正負端分別 與所述H橋逆變電路的輸入端相連，所述旁路開關與所述H橋逆變電路的輸出端相連。具體地，所述主控制器包括雙閉環(huán)控制模塊，用于對所述光伏并網(wǎng)逆變器進行功率閉環(huán)控制和電流閉環(huán)控 制，并獲得并網(wǎng)參考電壓；脈沖生成模塊，用于根據(jù)并網(wǎng)參考電壓，采用載波移相SPWM技術，生成H橋逆變電 路的控制脈沖PWM ；旁路控制模塊，用于當單元體、或所述單元體對應的前級光伏陣列和儲能電池發(fā) 生故障時，控制旁路開關對所述單元體及另外兩個相同級的單元體進行旁路控制，直到故 障消失；當單元體被旁路后，通過提高所述單元體的調制比來提高單元體輸出電壓，以保證 光伏并網(wǎng)逆變器輸出正常等級的電壓。具體地，所述雙閉環(huán)控制模塊包括功率閉環(huán)控制單元，用于計算光伏陣列發(fā)出的總功率，并將所述總功率進行低通 濾波后的值作為并網(wǎng)功率的參考值，對光伏并網(wǎng)逆變器進行功率閉環(huán)控制；電流閉環(huán)控制單元，用于檢測光伏并網(wǎng)逆變器輸出相電壓，采用軟件鎖相環(huán)技術， 求出電網(wǎng)電壓矢量相位；檢測光伏并網(wǎng)逆變器輸出相電流；根據(jù)所述相位及所述相電流， 對所述相電流進行abc-dq坐標變換，d軸電流調節(jié)并網(wǎng)有功功率，q軸電流調節(jié)并網(wǎng)功率因 數(shù)；通過調節(jié)并網(wǎng)電流有功分量，使并網(wǎng)的實際功率跟蹤所述功率閉環(huán)控制單元中的并網(wǎng) 功率參考值；設置電流無功分量為0，使并網(wǎng)功率因數(shù)為單位功率因數(shù)；對并網(wǎng)電流的有功 分量和無功分量分別進行閉環(huán)控制；通過dq-abc坐標變換，得到并網(wǎng)參考電壓。進一步地，本發(fā)明還提供了一種光伏并網(wǎng)逆變器進行控制的方法，所述方法包 括單元體控制器對各個單元體進行監(jiān)控，并向主控制器反饋單元體的故障、溫度、光 伏陣列端電壓和輸出電流等參數(shù)信息；以及對光伏陣列進行最大功率跟蹤控制；主控制器根據(jù)接收到的單元體控制器反饋的參數(shù)信息，進行雙閉環(huán)控制、旁路控 制、載波移相SPWM運算生成PWM控制信號，以及向單元體控制器傳送旁路控制信號和PWM 控制信號。具體地，所述單元體控制器對光伏陣列進行最大功率跟蹤控制的步驟包括單元體控制器實時采樣各個光伏陣列的輸出電壓和輸出電流，并計算輸出功率， 采用擾動觀察法對所述光伏陣列進行最大功率跟蹤控制，以使光伏陣列工作在最大功率
點ο
具體地，所述單元體還包括BOOST電路、H橋逆變電路、旁路開關，所述主控制器根 據(jù)接收到的單元體控制器反饋的參數(shù)信息，進行雙閉環(huán)控制、旁路控制、載波移相SPWM運 算生成PWM控制信號的步驟包括所述主控制器對所述光伏并網(wǎng)逆變器進行功率閉環(huán)控制和電流閉環(huán)控制，并獲得 并網(wǎng)參考電壓；根據(jù)并網(wǎng)參考電壓，采用載波移相SPWM技術，生成H橋逆變電路的控制脈沖PWM ；當單元體、或所述單元體對應的前級光伏陣列和儲能電池發(fā)生故障時，控制旁路 開關對所述單元體及另外兩個相同級的單元體進行旁路控制，直到故障消失。當單元體被 旁路后，通過提高所述單元體的調制比來提高單元體輸出電壓，以保證光伏并網(wǎng)逆變器輸 出正常等級的電壓。具體地，所述主控制器對所述光伏并網(wǎng)逆變器進行功率閉環(huán)控制和電流閉環(huán)控 制，并獲得并網(wǎng)參考電壓的步驟包括計算光伏陣列發(fā)出的總功率，并將所述總功率進行低通濾波后的值作為并網(wǎng)功率 的參考值，對系統(tǒng)進行功率閉環(huán)控制；檢測光伏并網(wǎng)逆變器輸出相電壓，采用軟件鎖相環(huán)技術，求出電網(wǎng)電壓矢量相位； 檢測光伏并網(wǎng)逆變器輸出相電流；根據(jù)所述相位及所述相電流，對所述相電流進行abc-dq 坐標變換，d軸電流調節(jié)并網(wǎng)有功功率，q軸電流調節(jié)并網(wǎng)功率因數(shù)；通過調節(jié)并網(wǎng)電流有 功分量，使并網(wǎng)的實際功率跟蹤所述功率閉環(huán)控制單元中的并網(wǎng)功率參考值；設置電流無 功分量為0，使并網(wǎng)功率因數(shù)為單位功率因數(shù)；對并網(wǎng)電流的有功分量和無功分量分別進 行閉環(huán)控制；通過dq-abc坐標變換，得到并網(wǎng)參考電壓。本發(fā)明公開了一種光伏并網(wǎng)逆變器，包括光伏陣列；多個單元體，每個單元體的 前級分別連接一所述光伏陣列；三條單元體串聯(lián)支路；交流電抗器及并網(wǎng)開關，所述單元 體串聯(lián)支路與所述交流電抗器、并網(wǎng)開關串聯(lián)后匯接到電網(wǎng)中；單元體控制器，每個單元體 均包含一個所述單元體控制器；主控制器。本發(fā)明同時還公開了一種光伏并網(wǎng)逆變器控制 方法。本發(fā)明采用單元體串聯(lián)而非功率器件的直接串聯(lián)，解決了器件均壓的問題；功率等級 大，克服了電力電子器件負荷能力的限制；采用單元移相疊波技術，輸出諧波小；由于儲能 電池的作用，當光照突然消失時，不會導致系統(tǒng)突然脫網(wǎng)待機；采用單元體自動旁路技術， 提高了系統(tǒng)的安全性。


圖1是本發(fā)明實施例光伏并網(wǎng)逆變器的結構圖；圖2是本發(fā)明實施例單元體的電路原理圖；圖3是本發(fā)明實施例光伏并網(wǎng)逆變器的控制流程圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領域技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施 例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
首先簡單地對本發(fā)明將要涉及的光伏并網(wǎng)逆變器進行介紹。本發(fā)明實施例涉及的光伏并網(wǎng)逆變器包括功率主電路和控制電路兩部分。功率主電路主要包括光伏陣列、單元體、交流電抗器和并網(wǎng)開關。每個光伏陣列均 由若干個相同的太陽能電池板串并聯(lián)構成，和后級單元體連接，單元體采用疊波級聯(lián)技術， 形成多電平的高壓輸出，如可以直接輸出3kV、6kV或者10kV，甚至更高的電壓等級。最后， 電壓經(jīng)交流電抗器及并網(wǎng)開關，匯接到電網(wǎng)中。控制電路包括主控制電路和單元體控制電路。主控制器采用雙數(shù)字信號處理器(DSP)、超大規(guī)模集成電路可編程器件(CPLD 或FPGA)為核心，配合數(shù)據(jù)采集、單元控制和光纖通信回路以及內置的可編程邏輯控制器 (PLC)構成系統(tǒng)控制部分。主控制器負責整個逆變器系統(tǒng)的監(jiān)控、電網(wǎng)電壓的采樣和鎖相、 系統(tǒng)輸出電流的采樣、中間儲能電池荷電狀態(tài)監(jiān)測，并計算每個單元體H橋逆變電路的PWM 脈沖，然后通過光纖通信傳輸?shù)礁鱾€單元體控制器，經(jīng)單元體控制器CPLD解碼得到各H橋 逆變電路開關管PWM控制信號。單元體控制器，每個單元體均包含一個所述單元體控制器，它以超大規(guī)模集成電 路可編程器件(CPLD或FPGA)為核心，通過光纖和主控制器保持通信，負責各個單元體的監(jiān) 測和控制。如通過DSP對其前級光伏陣列進行最大功率跟蹤控制，計算BOOST電路的PWM 脈沖，同時，H橋IGBT的逆變控制指令和所有的監(jiān)控參數(shù)都通過光纖和主控制器保持通信。實施例1參見圖1，是本發(fā)明實施例光伏并網(wǎng)逆變器的結構圖，如圖所示，所述逆變器包括 多個光伏陣列11、多個單元體12、三個交流電抗器13、三個并網(wǎng)開關14及一個主控制器 15。逆變器的每相由多個單元體12通過單元移相疊波技術級聯(lián)而成，圖中的單元體
Al、A2......An-U An等組成逆變器的a相，Bi、B2......Bn-U Bn等組成逆變器的b相，
Cl、C2......Cn-U Cn等組成逆變器的c相。單元體級聯(lián)是指各單元體首尾相連，實現(xiàn)高
壓輸出，采用單元體級聯(lián)即串聯(lián)技術，可以輸出較高等級的電壓，如直接輸出電壓3kV、6kV、 10kV，甚至更高等級的電壓。其中，所述支路中的每個單元體12的輸入端分別連接一個所 述光伏陣列11，光伏陣列11由若干個電池板先串聯(lián)再并聯(lián)組成，這樣可以提高光伏陣列11 的端電壓和輸出電流。每相單元體串聯(lián)支路分別串聯(lián)一交流電抗器13和一并網(wǎng)開關14，然后匯接到電 網(wǎng)中，如第一單元體串聯(lián)支路與交流電抗器13和并網(wǎng)開關14串聯(lián)后匯接到電網(wǎng)中，其中， 所述交流電抗器13用于輸出濾波。上述單元體12包括BOOST電路、儲能電池、H橋逆變電路、旁路開關，詳細介紹請 見實施例2中的描述。所述單元體12還包含一單元體控制器，對其的詳細描述請參見下面 的實施例3，對主控制器15的詳細描述請一并參見實施例3。本發(fā)明實施例采用單元體串聯(lián)而非功率器件的直接串聯(lián)，解決了器件均壓的問 題；功率等級大，克服了電子器件負荷能力的限制；采用單元移相疊波技術，輸出諧波小。實施例2圖2是本發(fā)明實施例單元體的電路原理圖。如圖所示，所述單元體包括BOOST電路21，用于對光伏陣列進行最大功率跟蹤，將光伏陣列輸出的低電壓上升為高電壓；儲能電池22，用于存儲所述BOOST電路21提供的電能，并給后級H橋逆變電路23 提供穩(wěn)定直流電；由于儲能電池22的作用，當光照突然消失時，逆變器系統(tǒng)不會突然脫網(wǎng) 待機，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；H橋逆變電路23，用于采用載波移相SPWM技術，將儲能電池22提供的直流電逆變 為交流電；旁路開關M，用于當單元體、或所述單元體對應的前級光伏陣列和儲能電池發(fā)生 故障時，對所述單元體及另外兩個相同級的單元體進行旁路控制，如當單元體B2發(fā)生故障 時，則對單元體B2、A2及C2進行旁路控制；采用了旁路開關，提高了逆變器系統(tǒng)的安全性；其中，所述BOOST電路21的正負輸入端分別與所述光伏陣列的正負極相連，所述 BOOST電路21的正負輸出端分別與所述儲能電池22的正負端相連，所述儲能電池22的正 負端分別與所述H橋逆變電路23的輸入端相連，所述旁路開關M與所述H橋逆變電路23 的輸出端相連。需要說明的是，圖中單元體還包含一單元體控制器25，其負責對單元體進行監(jiān)測， 并與主控制器進行光纖通信，對其的詳細描述請參見實施例3。實施例3以下對單元體控制器25和主控制器15進行詳細介紹，并對并網(wǎng)逆變器控制方法 進行詳細的介紹。單元體控制器25，以數(shù)字信號處理器(DSP)和可編程邏輯器件(CPLD)為核心，對 各個單元體進行監(jiān)控，并向主控制器反饋單元體的故障、溫度、光伏陣列端電壓和輸出電流 等參數(shù)信息，對所述光伏陣列進行最大功率跟蹤控制；上述對光伏列陣進行最大功率跟蹤 控制，具體為根據(jù)實時采樣的各個光伏陣列端電壓Upvk和輸出電流Ipvk，計算輸出功率Ppvk (k
= B1,......,an ;bi;......，bn ;Cl，......，cn)，采用擾動觀察法對所述光伏陣列進行最大
功率跟蹤控制，以使光伏陣列工作在最大功率點，通過所述BOOST電路21向儲能電池供電。主控制器15，以雙數(shù)字信號處理器(DSP)和超大規(guī)模集成電路可編程器件(CPLD 或FPGA)為核心，根據(jù)接收到的單元體控制器反饋的單元體故障、溫度、光伏陣列端電壓和 輸出電流等參數(shù)信息，進行雙閉環(huán)控制、旁路控制、載波移相SPWM運算生成PWM控制信號， 以及向單元體控制器傳送旁路控制信號和PWM控制信號。所述主控制器15包括三大模塊雙閉環(huán)控制模塊，用于對所述光伏并網(wǎng)逆變器進行功率閉環(huán)控制和電流閉環(huán)控 制，并獲得并網(wǎng)參考電壓；所述雙閉環(huán)控制模塊又具體包括功率閉環(huán)控制單元，用于計算光伏陣列發(fā)出的 總功率，并將所述總功率進行低通濾波后的值作為并網(wǎng)功率的參考值，對光伏并網(wǎng)逆變器 進行功率閉環(huán)控制。電流閉環(huán)控制單元，用于檢測光伏并網(wǎng)逆變器輸出相電壓，采用軟件 鎖相環(huán)技術，求出電網(wǎng)電壓矢量相位；檢測光伏并網(wǎng)逆變器輸出相電流；根據(jù)所述相位及 所述相電流，對所述相電流進行abc-dq坐標變換，d軸電流調節(jié)并網(wǎng)有功功率，q軸電流調 節(jié)并網(wǎng)功率因數(shù)；通過調節(jié)并網(wǎng)電流有功分量，使并網(wǎng)的實際功率跟蹤所述功率閉環(huán)控制 單元中的并網(wǎng)功率參考值；設置電流無功分量為0，使并網(wǎng)功率因數(shù)為單位功率因數(shù)；對并 網(wǎng)電流的有功分量和無功分量分別進行閉環(huán)控制；通過dq-abc坐標變換，得到并網(wǎng)參考電
8壓。脈沖生成模塊，用于根據(jù)并網(wǎng)參考電壓，采用載波移相SPWM技術，生成H橋逆變電 路的控制脈沖PWM ；旁路控制模塊，用于當單元體、或所述單元體對應的前級光伏陣列和儲能電池發(fā) 生故障時，控制旁路開關對所述單元體及另外兩個相同級的單元體進行旁路控制，直到故 障消失，當單元體被旁路后，通過提高所述單元體的調制比來提高單元體輸出電壓，以保證 光伏并網(wǎng)逆變器輸出正常等級的電壓。參考圖3，是光伏并網(wǎng)逆變器的控制流程圖，結合圖1、圖2，對實施例1所述的光伏 并網(wǎng)逆變器控制方法進行詳細的描述，所述方法包括單元體控制器25通過檢測各個光伏陣列11的端電壓Upvk和輸出電流Ipvk(K =
Al........An ；Bl........Bn ；Cl........Cn)，計算出光伏陣列11的輸出功率PPVk，采用
擾動觀察法對前級光伏陣列11進行最大功率跟蹤控制；根據(jù)各個光伏陣列11輸出功率Ppvk(K = Al........An ；Bl........Bn ；
Cl........Cn)，計算所有光伏陣列11的總功率Ppv,6，并進行低通濾波，將濾波后的值作為
并網(wǎng)功率的參考值 ，對系統(tǒng)進行功率閉環(huán)控制。檢測電網(wǎng)相電壓ua、ua*u。，采用軟件鎖相環(huán)技術(SPLL)，求出電網(wǎng)電壓矢量的相 位Θ。檢測電網(wǎng)的相電流ia、ib和i。，然后，根據(jù)相位及相電流，在與電網(wǎng)電壓矢量同步旋 轉的d_q坐標系下，對相電流進行abc-dq變換，d軸電流調節(jié)并網(wǎng)有功功率，q軸電流調節(jié) 并網(wǎng)功率因數(shù)。通過調節(jié)并網(wǎng)電流有功分量id，使并網(wǎng)的實際功率Pg跟蹤給定的并網(wǎng)功率參考 值給定電流無功分量< =0，使并網(wǎng)功率因數(shù)為單位功率因數(shù)；對并網(wǎng)電流的有功分量id 和無功分量i,分別進行閉環(huán)控制，然后通過dq-abc變換，得到并網(wǎng)參考電壓<、<、u], 最后采用載波移相SPWM調制技術生成各單元H橋逆變電路的控制脈沖PWM。當檢測到某個單元體12、或單元體12的前級光伏陣列和儲能電池故障時，對該單 元體12及其他兩個相同級的單元體進行旁路。為了保證系統(tǒng)在某級單元體12被旁路以后，仍能正常并網(wǎng)運行，在系統(tǒng)設計時， 單元體12電壓輸出能力和調制比都留有足夠的裕量；當某一級單元體12被旁路后，通過提 高調制比，提高單元體輸出電壓，保證系統(tǒng)輸出正常等級的電壓。本發(fā)明實施例公開的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，采用擾動觀察法對光伏陣列進行 最大功率跟蹤控制，以使光伏陣列工作在最大功率點；采用雙閉環(huán)對逆變器系統(tǒng)進行控制， 外環(huán)是功率控制環(huán)，內環(huán)為電流控制環(huán)；在與電網(wǎng)電壓矢量同步旋轉的d_q坐標系下，對逆 變器輸出電流采用有功無功的解耦控制；采用載波移相SPWM調制技術生成各單元體H橋逆 變電路的控制脈沖PWM，直接形成多電平高壓輸出；對非正常單元體及其他兩個相同級的 單元體采取旁路措施，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。需要說明的是，本發(fā)明的實施例所涉及到的光伏并網(wǎng)逆變器，除包括實施例中所 涉及的器件之外，還包括本領域技術人員所公知的其他器件，為了突出本發(fā)明的發(fā)明思想， 因此，在本發(fā)明的實施例中只對涉及本發(fā)明的發(fā)明思想的器件進行描述，對逆變器中所公 知的其他器件不加贅述。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質和原理下所作的修改、修飾、替代、組合、簡化，均 應為等效的置換方式，都應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述光伏并網(wǎng)逆變器包括 光伏陣列；多個單元體，每個單元體的前級分別連接一所述光伏陣列；三條單元體串聯(lián)支路，所述單元體串聯(lián)支路由多個單元體級聯(lián)組成，通過單元移相疊 波技術，形成多電平的高壓輸出；交流電抗器及并網(wǎng)開關，所述單元體串聯(lián)支路與所述交流電抗器、并網(wǎng)開關串聯(lián)后匯 接到電網(wǎng)中；單元體控制器，所述每個單元體包含一個所述單元體控制器，所述單元體控制器以數(shù) 字信號處理器和可編程邏輯器件為核心，對各個單元體進行監(jiān)控，并向主控制器反饋單元 體的故障、溫度、光伏陣列端電壓和輸出電流的參數(shù)信息，以及對所述光伏陣列進行最大功 率跟蹤控制；主控制器，以雙數(shù)字信號處理器和超大規(guī)模集成電路可編程器件為核心，根據(jù)接收到 的單元體控制器反饋的參數(shù)信息，進行雙閉環(huán)控制、旁路控制、載波移相SPWM運算生成PWM 控制信號，以及向單元體控制器傳送旁路控制信號和PWM控制信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述單元體還包括BOOST電路，用于對光伏陣列進行最大功率跟蹤，將光伏陣列輸出的低電壓上升為高電壓；儲能電池，用于存儲所述BOOST電路提供的電能，并給后級H橋逆變電路提供穩(wěn)定直流電；H橋逆變電路，用于采用載波移相SPWM技術，將儲能電池提供的直流電逆變?yōu)榻涣麟姡?旁路開關，用于當單元體、或所述單元體對應的前級光伏陣列和儲能電池發(fā)生故障時， 對所述單元體及另外兩個相同級的單元體進行旁路控制；其中，所述BOOST電路的正負輸入端分別與所述光伏陣列的正負極相連，所述BOOST電 路的正負輸出端分別與所述儲能電池的正負端相連，所述儲能電池的正負端分別與所述H 橋逆變電路的輸入端相連，所述旁路開關與所述H橋逆變電路的輸出端相連。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述主控制器包括雙閉環(huán)控制模塊，用于對所述光伏并網(wǎng)逆變器進行功率閉環(huán)控制和電流閉環(huán)控制，并 獲得并網(wǎng)參考電壓；脈沖生成模塊，用于根據(jù)并網(wǎng)參考電壓，采用載波移相SPWM技術，生成H橋逆變電路的 控制脈沖PWM ；旁路控制模塊，用于當單元體、或所述單元體對應的前級光伏陣列和儲能電池發(fā)生故 障時，控制旁路開關對所述單元體及另外兩個相同級的單元體進行旁路控制，直到故障消 失；當單元體被旁路后，通過提高所述單元體的調制比來提高單元體輸出電壓，以保證光伏 并網(wǎng)逆變器輸出正常等級的電壓。
4.根據(jù)權利要求3所述的光伏并網(wǎng)逆變器，其特征在于，所述雙閉環(huán)控制模塊包括 功率閉環(huán)控制單元，用于計算光伏陣列發(fā)出的總功率，并將所述總功率進行低通濾波后的值作為并網(wǎng)功率的參考值，對光伏并網(wǎng)逆變器進行功率閉環(huán)控制；電流閉環(huán)控制單元，用于檢測光伏并網(wǎng)逆變器輸出相電壓，采用軟件鎖相環(huán)技術，求出 電網(wǎng)電壓矢量相位；檢測光伏并網(wǎng)逆變器輸出相電流；根據(jù)所述相位及所述相電流，對所述相電流進行abc-dq坐標變換，d軸電流調節(jié)并網(wǎng)有功功率，q軸電流調節(jié)并網(wǎng)功率因數(shù)； 通過調節(jié)并網(wǎng)電流有功分量，使并網(wǎng)的實際功率跟蹤所述功率閉環(huán)控制單元中的并網(wǎng)功率 參考值；設置電流無功分量為0，使并網(wǎng)功率因數(shù)為單位功率因數(shù)；對并網(wǎng)電流的有功分量 和無功分量分別進行閉環(huán)控制；通過dq-abc坐標變換，得到并網(wǎng)參考電壓。
5.一種對權利要求1所述的光伏并網(wǎng)逆變器進行控制的方法，其特征在于，所述方法 包括單元體控制器對各個單元體進行監(jiān)控，并向主控制器反饋單元體的故障、溫度、光伏陣 列端電壓和輸出電流的參數(shù)信息；以及對光伏陣列進行最大功率跟蹤控制；主控制器根據(jù)接收到的單元體控制器反饋的參數(shù)信息，進行雙閉環(huán)控制、旁路控制、載 波移相SPWM運算生成PWM控制信號，以及向單元體控制器傳送旁路控制信號和PWM控制信號。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述單元體控制器對光伏陣列進行最大 功率跟蹤控制的步驟包括單元體控制器實時采樣各個光伏陣列的輸出電壓和輸出電流，并計算輸出功率，采用 擾動觀察法對所述光伏陣列進行最大功率跟蹤控制，以使光伏陣列工作在最大功率點。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述單元體還包括BOOST電路、H橋逆變 電路、旁路開關，所述主控制器根據(jù)接收到的單元體控制器反饋的參數(shù)信息，進行雙閉環(huán)控 制、旁路控制、載波移相SPWM運算生成PWM控制信號的步驟包括所述主控制器對所述光伏并網(wǎng)逆變器進行功率閉環(huán)控制和電流閉環(huán)控制，并獲得并網(wǎng) 參考電壓；根據(jù)并網(wǎng)參考電壓，采用載波移相SPWM技術，生成H橋逆變電路的控制脈沖PWM ；當單元體、或所述單元體對應的前級光伏陣列和儲能電池發(fā)生故障時，控制旁路開關 對所述單元體及另外兩個相同級的單元體進行旁路控制，直到故障消失。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述主控制器對所述光伏并網(wǎng)逆變器進 行功率閉環(huán)控制和電流閉環(huán)控制，并獲得并網(wǎng)參考電壓的步驟包括計算光伏陣列發(fā)出的總功率，并將所述總功率進行低通濾波后的值作為并網(wǎng)功率的參 考值，對系統(tǒng)進行功率閉環(huán)控制；檢測光伏并網(wǎng)逆變器輸出相電壓，采用軟件鎖相環(huán)技術，求出電網(wǎng)電壓矢量相位；檢測 光伏并網(wǎng)逆變器輸出相電流；根據(jù)所述相位及所述相電流，對所述相電流進行abc-dq坐標 變換，d軸電流調節(jié)并網(wǎng)有功功率，q軸電流調節(jié)并網(wǎng)功率因數(shù)；通過調節(jié)并網(wǎng)電流有功分 量，使并網(wǎng)的實際功率跟蹤所述功率閉環(huán)控制單元中的并網(wǎng)功率參考值；設置電流無功分 量為0，使并網(wǎng)功率因數(shù)為單位功率因數(shù)；對并網(wǎng)電流的有功分量和無功分量分別進行閉 環(huán)控制；通過dq-abc坐標變換，得到并網(wǎng)參考電壓。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括當單元體被旁路后，通過提高所述單元體的調制比來提高單元體輸出電壓，以保證光 伏并網(wǎng)逆變器輸出正常等級的電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光伏并網(wǎng)逆變器，包括光伏陣列；多個單元體，每個單元體的前級分別連接一所述光伏陣列；三條單元體串聯(lián)支路；交流電抗器及并網(wǎng)開關；所述單元體串聯(lián)支路與所述交流電抗器、并網(wǎng)開關串聯(lián)后匯接到電網(wǎng)中；單元體控制器，每個單元體均包含一個所述單元體控制器；主控制器。本發(fā)明同時還公開了一種光伏并網(wǎng)逆變器控制方法。本發(fā)明公開的逆變器及控制方法，采用單元體串聯(lián)而非功率器件的直接串聯(lián)，解決了器件均壓的問題；功率等級大，克服了電力電子器件負荷能力的限制；采用單元移相疊波技術，輸出諧波?。挥捎趦δ茈姵氐淖饔?，當光照突然消失時，不會導致系統(tǒng)突然脫網(wǎng)待機；采用單元體自動旁路技術，提高了系統(tǒng)的安全性。
文檔編號H02M7/537GK102111080SQ20111004494
公開日2011年6月29日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權日2011年2月24日
發(fā)明者劉潤予, 孫開發(fā), 許賢昶, 邱培春 申請人:廣州智光電氣股份有限公司, 廣州智光節(jié)能有限公司