CN104124859A - 一种光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路及方法 - Google Patents

Abstract

一种光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路及方法，该电路包括逆变单元以及和逆变单元交流侧连接的交流输出滤波电路，交流输出滤波电路采用LC或LCL的滤波电路结构，交流输出滤波电路的电容C上串联有一开关管K1，还包括一控制单元，控制单元的输入端与电感L和电容C之间或交流输出滤波电路的输出端之间连接有检测电路，控制单元的输出端与开关管K1和逆变单元连接；其方法为：通过实时检测电网侧的电流，根据检测到电网侧电流值计算出电流谐波畸变率，用电流谐波畸变率来判断电网的质量情况，然后针对电网的不同情况对逆变器交流输出侧的滤波电路及控制参数进行相应的调整，从而保证在不同电网质量情况下，逆变器的输出电流谐波均可满足并网的要求。

Description

一种光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路及方法

技术领域

本发明涉及光伏并网逆变器技术领域，具体涉及一种光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路及方法。

背景技术

目前光伏并网技术已经得到广泛应用，并网逆变器的输出电能质量也受到越来越多的重视，并且国家出台的相关标准对逆变器的输出电流谐波做出了明确的要求。为了降低并网逆变器的输出电流谐波，一般是在逆变器的交流侧接入LC或LCL的滤波电路对逆变器的输出电流进行滤波，来减小输出电流谐波含量。这两种滤波方式只要针对逆变器的额定功率进行合理的设计，均能达到很好的谐波抑制效果，但是以上滤波方式只适用于逆变器接入的本地电网质量正常的情况下，当逆变器接入的本地电网质量较差时，这两种滤波方式会存在一定的不足。

当本地电网含有容易产生电流谐波的负载时，本地电网会产生较大的电流谐波。由于并网逆变器交流侧的LC滤波电路中的滤波电容C靠近交流电网，当逆变器并网时，逆变器交流侧滤波电路中的滤波电容C由于阻抗较低会为电网中存在的高频电流谐波提供一个低阻通道，使得电网中的高频电流谐波流入到逆变器中，另外并网逆变器并网后自身也会产生一定的电流谐波，这两种电流谐波相叠加后，会造成逆变器输出端的电流谐波放大，严重情况下，会导致逆变器交流侧的滤波器烧毁。

LCL滤波电路是三阶系统，在电网质量比较恶劣的情况下，该滤波电路适应性差，易振荡，严重时也会导致LCL滤波器烧毁。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路及方法，通过实时检测电网侧的电流，根据检测到网侧电流值计算出电流谐波畸变率，用电流谐波畸变率来判断电网的质量情况，然后针对电网的不同情况对逆变器交流输出侧的滤波电路及软件控制参数进行相应的调整，从而保证在不同电网质量情况下，逆变器的输出电流谐波均可满足并网的要求。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路，包括逆变单元以及和逆变单元交流侧连接的交流输出滤波电路，交流输出滤波电路采用LC或LCL的滤波电路结构，所述交流输出滤波电路的电容C上串联有一开关管K1，还包括一控制单元，所述控制单元的输入端与电感L和电容C之间或交流输出滤波电路的输出端之间连接有检测电路，控制单元的输出端与开关管K1和逆变单元连接；检测单元从电感L处检测电感电流值IL或从电网侧检测电流值Ig,并且将检测到的电流值IL或Ig传送给控制单元，由控制单元对IL或Ig值进行数据处理，然后控制单元根据处理结果发出控制信号1，用于控制开关管K1断开或闭合，同时控制单元也会向逆变单元发出控制信号2，用于调整逆变单元中开关管的导通状态，使逆变单元中开关管的开关工作状态与交流输出滤波电路结构相匹配。

上述所述的光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路的控制方法，

当检测电路连接在控制单元的输入端与电感L和电容C之间时，所述控制方法包括如下步骤：

步骤1：逆变器开始并网时，控制单元先将开关管K1闭合，控制单元执行LC或LCL的滤波电路的补偿程序，补偿程序的方法为：控制单元将检测电路检测到的电感L处的电流值IL与控制单元内给定的一电容C的电流值IC叠加后再与控制单元设定的参考值Iref进行比较，比较后的ΔI再经过传递函数Gc(s)和Gpwm(s)计算后，最后控制单元向逆变单元输出控制信号2，通过PWM调制方式来控制逆变单元中开关管的导通状态；

步骤2：检测电路实时检测电感L处的电流值IL，并将检测到的电流值IL直接送入控制单元，控制单元同时对电流值IL的电流谐波畸变率THDi进行计算，并将计算出的电流谐波畸变率THDi与控制单元事先设定的THDinom值进行比较，当THDi>THDinom时，表明此时电网本身含有较大的电流谐波，则控制单元控制开关管K1断开，控制单元执行电感L的补偿程序，否则检测电路将一直检测IL的值，直至THDi>THDinom；

步骤2所述的控制单元执行电感L的补偿程序方法为：控制单元将检测电路检测到的电感L处的电流值IL直接与系统设定的参考值Iref进行比较，比较后的ΔI在经过传递函数Gc(s)和Gpwm(s)计算后，最后控制单元向逆变单元输出控制信号2，通过PWM调制方式来控制逆变单元中开关管的导通状态；

当检测电路连接在控制单元的输入端与交流输出滤波电路的输出端之间时，所述控制方法包括如下步骤：

步骤1：逆变器开始并网时，控制单元先将开关管K1闭合；

步骤2：检测电路实时检测并网电流值Ig，并将检测到的电流值Ig直接送入控制单元，控制单元同时对电流值Ig的电流谐波畸变率THDi进行计算，并将计算出的电流谐波畸变率THDi与控制单元事先设定的THDinom值进行比较，当THDi>THDinom时，表明此时电网本身含有较大的电流谐波，则控制单元控制开关管K1断开；

当检测电路连接在控制单元的输入端与交流输出滤波电路的输出端之间时，执行所述步骤1和步骤2的过程中，控制单元一直对逆变器单元执行补偿程序，其执行补偿程序的方法为：控制单元将检测电路检测到的并网电流值Ig直接与系统设定的参考值Iref进行比较，比较后的ΔI在经过传递函数Gc(s)和Gpwm(s)计算后，最后控制单元向逆变单元输出控制信号2，通过PWM调制方式来控制逆变单元中开关管的导通状态。

和现有技术相比较，本发明具有如下优点：

(1)针对不同的电网情况采取不同的滤波电路(LC、LCL或L的滤波电路)及控制参数，有效的减小了逆变器并网电流谐波。

(2)在电网质量较差时，通过断开滤波电路中的电容，有效的阻止了电网中高次谐波流入逆变器，提高控制精度，减小无功，保证了逆变器的稳定、可靠、高效运行。

(3)该电路结构在原逆变器输出滤波电路的基础上仅增加了一个开关管，并增加了对该开关管的控制，所以该电路结构简单，易于控制，成本较低。

附图说明

图1为本发明第一种光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路图。

图2为图1中控制单元的控制流程图。

图3为图2中LC或LCL的滤波电路的补偿闭环控制框图。

图4为图2中电感L的补偿闭环控制框图。

图5为本发明第二种光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路图。

图6为图5中控制单元的控制流程图。

图7为本发明第二种电路补偿闭环控制框图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明第一种光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路，包括逆变单元以及和逆变单元交流侧连接的交流输出滤波电路，交流输出滤波电路采用LC或LCL的滤波电路结构，所述交流输出滤波电路的电容C上串联有一开关管K1，还包括一控制单元，所述控制单元的输入端与电感L和电容C之间连接有检测电路，控制单元的输出端与开关管K1和逆变单元连接；检测单元从电感L处检测电感电流值IL，并且将检测到的电流值IL传送给控制单元，由控制单元对IL值进行数据处理，然后控制单元根据处理结果发出控制信号1，用于控制开关管K1断开或闭合，同时控制单元也会向逆变单元发出控制信号2，用于调整逆变单元中开关管的导通状态，使逆变单元中开关管的开关工作状态与交流输出滤波电路结构相匹配。

如图2所示，本发明光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：逆变器开始并网时，控制单元先将开关管K1闭合，控制单元执行LC或LCL的滤波电路的补偿程序，补偿程序的方法为：如图3所示，控制单元将检测电路检测到的电感L处电流值IL与控制单元内给定的一电容C的电流值IC叠加后再与控制单元设定的参考值Iref进行比较，比较后的ΔI再经过传递函数Gc(s)和Gpwm(s)计算后，最后控制单元向逆变单元输出控制信号2，通过PWM调制方式来控制逆变单元中开关管的导通状态；

步骤2：检测电路实时检测电感L处的电流值IL，并将检测到的电流值IL直接送入控制单元，控制单元同时对电流值IL的电流谐波畸变率THDi进行计算，并将计算出的电流谐波畸变率THDi与控制单元事先设定的THDinom值进行比较，当THDi>THDinom时，表明此时电网本身含有较大的电流谐波，则控制单元控制开关管K1断开，控制单元执行电感L的补偿程序，否则检测电路将一直检测IL的值，直至THDi>THDinom；

步骤2所述的控制单元执行电感L的补偿程序方法为：如图4所示，控制单元将检测电路检测到的电感L处的电流值IL直接与系统设定的参考值Iref进行比较，比较后的ΔI在经过传递函数Gc(s)和Gpwm(s)计算后，最后控制单元向逆变单元输出控制信号2，通过PWM调制方式来控制逆变单元中开关管的导通状态。

如图5所示，为本发明的另一种光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路，和图1的不同之处在于：所述控制单元的输入端与交流输出滤波电路的输出端之间连接有检测电路，其它均和图1相同。

如图6所示，当检测电路连接在控制单元的输入端与交流输出滤波电路的输出端之间时，本发明控制方法包括如下步骤：

步骤1：逆变器开始并网时，控制单元先将开关管K1闭合；

步骤2：检测电路实时检测并网电流值Ig，并将检测到的电流值Ig直接送入控制单元，控制单元同时对电流值Ig的电流谐波畸变率THDi进行计算，并将计算出的电流谐波畸变率THDi与控制单元事先设定的THDinom值进行比较，当THDi>THDinom时，表明此时电网本身含有较大的电流谐波，则控制单元控制开关管K1断开；

当检测电路连接在控制单元的输入端与交流输出滤波电路的输出端之间时，执行所述步骤1和步骤2的过程中，控制单元一直对逆变器单元执行补偿程序，如图7所示，控制单元执行补偿程序的方法为：控制单元将检测电路检测到的并网电流值Ig直接与系统设定的参考值Iref进行比较，比较后的ΔI在经过传递函数Gc(s)和Gpwm(s)计算后，最后控制单元向逆变单元输出控制信号2，通过PWM调制方式来控制逆变单元中开关管的导通状态。

Claims (2)

1.一种光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路，包括逆变单元以及和逆变单元交流侧连接的交流输出滤波电路，交流输出滤波电路采用LC或LCL的滤波电路结构，其特征在于：所述交流输出滤波电路的电容C上串联有一开关管K1，还包括一控制单元，所述控制单元的输入端与电感L和电容C之间或交流输出滤波电路的输出端之间连接有检测电路，控制单元的输出端与开关管K1和逆变单元连接；检测单元从电感L处检测电感电流值IL或从电网侧检测电流值Ig,并且将检测到的电流值IL或Ig传送给控制单元，由控制单元对IL或Ig值进行数据处理，然后控制单元根据处理结果发出控制信号1，用于控制开关管K1断开或闭合，同时控制单元也会向逆变单元发出控制信号2，用于调整逆变单元中开关管的导通状态，使逆变单元中开关管的开关工作状态与交流输出滤波电路结构相匹配。

2.权利要求1所述的光伏并网逆变器并网电流谐波抑制电路的控制方法，其特征在于：

当检测电路连接在控制单元的输入端与电感L和电容C之间时，所述控制方法包括如下步骤：

步骤1：逆变器开始并网时，控制单元先将开关管K1闭合，控制单元执行LC或LCL的滤波电路的补偿程序，补偿程序的方法为：控制单元将检测电路检测到的电感L处的电流值IL与控制单元内给定的一电容C的电流值IC叠加后再与控制单元设定的参考值Iref进行比较，比较后的ΔI再经过传递函数Gc(s)和Gpwm(s)计算后，最后控制单元向逆变单元输出控制信号2，通过PWM调制方式来控制逆变单元中开关管的导通状态；

步骤2：检测电路实时检测电感L处的电流值IL，并将检测到的电流值IL直接送入控制单元，控制单元同时对电流值IL的电流谐波畸变率THDi进行计算，并将计算出的电流谐波畸变率THDi与控制单元事先设定的THDinom值进行比较，当THDi>THDinom时，表明此时电网本身含有较大的电流谐波，则控制单元控制开关管K1断开，控制单元执行电感L的补偿程序，否则检测电路将一直检测IL的值，直至THDi>THDinom；

步骤2所述的控制单元执行电感L的补偿程序方法为：控制单元将检测电路检测到的电感L处的电流值IL直接与系统设定的参考值Iref进行比较，比较后的ΔI在经过传递函数Gc(s)和Gpwm(s)计算后，最后控制单元向逆变单元输出控制信号2，通过PWM调制方式来控制逆变单元中开关管的导通状态；

当检测电路连接在控制单元的输入端与交流输出滤波电路的输出端之间时，所述控制方法包括如下步骤：

步骤1：逆变器开始并网时，控制单元先将开关管K1闭合；

步骤2：检测电路实时检测并网电流值Ig，并将检测到的电流值Ig直接送入控制单元，控制单元同时对电流值Ig的电流谐波畸变率THDi进行计算，并将计算出的电流谐波畸变率THDi与控制单元事先设定的THDinom值进行比较，当THDi>THDinom时，表明此时电网本身含有较大的电流谐波，则控制单元控制开关管K1断开；

当检测电路连接在控制单元的输入端与交流输出滤波电路的输出端之间时，执行所述步骤1和步骤2的过程中，控制单元一直对逆变器单元执行补偿程序，其执行补偿程序的方法为：控制单元将检测电路检测到的并网电流值Ig直接与系统设定的参考值Iref进行比较，比较后的ΔI在经过传递函数Gc(s)和Gpwm(s)计算后，最后控制单元向逆变单元输出控制信号2，通过PWM调制方式来控制逆变单元中开关管的导通状态。