CN105186574A - 一种逆变系统及其控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种逆变系统的控制装置，应用于逆变系统，逆变系统包括开关组以及通过开关组连接的CMC和电压补偿装置，控制装置包括连接单元，用于将逆变系统输出端连接至电网；CMC控制单元，用于启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀；开关控制单元，用于当V₀的有效值与预设正弦交流电压V_sin的有效值的差值在预设范围内时，控制开关组闭合，CMC通过电压补偿装置并入电网；补偿控制单元，用于启动电压补偿装置，调整电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于V_sin。可见，通过电压补偿装置对电网畸变电压进行补偿，消除了电网畸变对CMC的影响，使得逆变系统获得了更好的输出波形和更快的响应速度。本发明还公开了一种逆变系统及其控制方法。

Description

一种逆变系统及其控制装置和方法

技术领域

本发明涉及逆变系统控制技术领域，特别是涉及一种逆变系统及其控制装置和方法。

背景技术

级联多电平变换器(CascadedMultilevelConverters，CMC)能够适用于多种工作场合，其中，光伏发电系统就是常见的一种应用场合，请参照图1和图2，其中，图1为本发明提供的一种逆变系统并入电网的原理示意图，图2为本发明提供的一种变换电路为DCAC模块的结构示意图，级联多电平变换器CMC包括n个依次串联的DCAC模块和1个总的滤波器。

当级联多电平变换器拓扑用于光伏发电系统时，为了保证光伏发电系统整体成本和效率，级联多电平变换器中的逆变子模块往往采用单级式结构，例如CMC的DCAC变换电路可采用简单的H4桥逆变电路或者半桥逆变电路。然而，级联多电平变换器在采用单级式逆变子模块后，一方面，光伏发电系统的MPPT(MaximumPowerPointTracking，最大功率点追踪)算法、控制策略和调制方法往往需要耦合在一起进行处理，相当于进行了并网电流间接控制；且级联多电平变换器各子模块间的信息交互还将增加系统的协调控制时间，这将导致CMC系统的动态响应时间大大增加，不利于光伏发电系统处理电网畸变或者闪变情况下的控制。另一方面，即便为了应对电网畸变或者闪变对系统引入电网电压前馈，但由于CMC用于光伏发电系统时，各逆变子模块的输入电压和调制电压均不相同，系统引入电网电压前馈的效果也将大打折扣。

因此，如何提供一种能够使得级联多电平变换器在电网电压畸变工况下能够获得更好的输出波形和更快的响应速度的逆变系统以及控制装置和方法是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种逆变系统的控制装置，通过电压补偿装置对电网畸变电压进行补偿，消除了电网畸变对CMC的影响，使得逆变系统获得了更好的输出波形和更快的响应速度；本发明的另一目的是提供一种逆变系统的控制方法和一种包括上述控制装置的逆变系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种逆变系统的控制装置，应用于逆变系统，所述逆变系统包括开关组以及通过所述开关组连接的级联多电平变换器CMC和电压补偿装置，所述控制装置包括：

连接单元，用于将所述逆变系统输出端连接至电网；

CMC控制单元，用于启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀；

开关控制单元，用于当V₀的有效值与预设正弦交流电压V_sin的有效值的差值在预设范围内时，控制所述开关组闭合，CMC通过所述电压补偿装置并入所述电网；

补偿控制单元，用于启动所述电压补偿装置，调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对所述电网的电压的补偿。

优选地，所述电压补偿装置包括第一逆变器和第一变压器，其中：

所述第一逆变器的交流端与所述第一变压器的第一端连接，所述第一变压器的第二端串联在所述逆变系统上，其中，所述第一逆变器的直流端包括稳压电容，所述稳压电容处于预先被充电的状态。

优选地，所述电压补偿装置包括第二变压器、第三变压器、第一整流器以及第二逆变器，其中：

所述第二变压器的第一端与所述开关组并联，所述第二变压器的第二端与所述第一整流器的交流端并联，所述第一整流器的直流端与所述第二逆变器的直流端并联，所述第二逆变器的交流端与所述第三变压器的第一端并联，所述第三变压器的第二端串联在所述逆变系统上。

优选地，所述电压补偿装置包括第四变压器、第二整流器、DCAC模块以及滤波电路，其中：

所述第四变压器的第一端与所述开关组并联，所述第四变压器的第二端与所述第二整流器的交流端并联，所述第二整流器的直流端与所述DCAC模块的直流端连接，所述DCAC模块的交流端与所述滤波电路的第一端并联，所述滤波电路的第二端串联在所述逆变系统上。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种逆变系统，所述逆变系统包括开关组以及通过所述开关组连接的级联多电平变换器CMC和电压补偿装置，还包括上述任一项所述的控制装置。

优选地，所述CMC包括多个串联的DCAC模块以及与多个串联的所述DCAC模块的输出端连接的滤波器。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种逆变系统的控制方法，应用于逆变系统，所述逆变系统包括开关组以及通过所述开关组连接的级联多电平变换器CMC和电压补偿装置，包括：

将所述逆变系统输出端连接至电网；

启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀；

当V₀的有效值与预设正弦交流电压V_sin的有效值的差值在预设范围内时，控制所述开关组闭合，CMC通过所述电压补偿装置并入所述电网；

启动所述电压补偿装置，调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对所述电网的电压的补偿。

优选地，所述调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于V_sin的过程具体为：

实时获取所述电网的电压V_grid，计算V_sin与V_grid之间有效值的差值；

依据所述差值调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于V_sin。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种逆变系统的控制方法，应用于逆变系统，所述逆变系统包括开关组以及通过所述开关组连接的级联多电平变换器CMC和电压补偿装置，包括：

将所述逆变系统输出端连接至电网；

启动所述电压补偿装置，调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于预设正弦交流电压V_sin，实现对所述电网的电压的补偿；

启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀；

当V₀的有效值与V_sin的有效值的差值在预设范围内时，控制所述开关组闭合，CMC通过所述电压补偿装置并入所述电网。

优选地，所述调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于V_sin的过程具体为：

实时获取所述电网的电压V_grid，计算V_sin与V_grid之间有效值的差值；

依据所述差值控制所述调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于V_sin。

本发明提供的一种逆变系统及其控制装置和方法，包括将逆变系统输出端连接至电网，然后再通过使得CMC输出的正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin、使得电压补偿装置输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对电网的电压的补偿以及使开关组闭合来实现逆变系统并入电网，可见，通过对电压补偿装置对电网畸变电压进行补偿，消除了电网畸变对CMC的影响，使得逆变系统获得了更好的输出波形和更快的响应速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种逆变系统并入电网的原理示意图；

图2为本发明提供的一种变换电路为DCAC模块的结构示意图；

图3为本发明提供的一种逆变系统的控制装置的结构示意图；

图4为本发明提供的一种电压补偿装置的结构示意图；

图5为本发明提供的一种H4桥逆变电路的原理图；

图6为本发明提供的一种半桥逆变电路的原理图；

图7为本发明提供的一种滤波电路的原理图；

图8为本发明提供的另一种滤波电路的原理图；

图9为本发明提供的另一种滤波电路的原理图；

图10为本发明提供的一种逆变器的电路原理图；

图11为本发明提供的另一种逆变器的电路原理图；

图12为本发明提供的另一种电压补偿装置的结构示意图；

图13为本发明提供的另一种电压补偿装置的结构示意图；

图14为本发明提供的另一种电压补偿装置的结构示意图；

图15为本发明提供的一种逆变系统的结构示意图；

图16为本发明提供的一种开关组的电路原理图；

图17为本发明提供的一种逆变系统的控制方法的过程的流程图；

图18为本发明提供的另一种逆变系统的控制方法的过程的流程图；

图19为本发明提供的另一种逆变系统的控制方法的过程的流程图；

图20为本发明提供的另一种逆变系统的控制方法的过程的流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种逆变系统的控制装置，通过电压补偿装置对电网畸变电压进行补偿，消除了电网畸变对CMC的影响，使得逆变系统获得了更好的输出波形和更快的响应速度；本发明的另一核心是提供一种逆变系统的控制方法和一种包括上述控制装置的逆变系统。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参照图3，图3为本发明提供的一种逆变系统的控制装置的结构示意图；该控制装置1应用于逆变系统，逆变系统包括开关组以及通过开关组连接的级联多电平变换器CMC和电压补偿装置，控制装置1包括：

连接单元11，用于将逆变系统输出端连接至电网；

CMC控制单元12，用于启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀；

可以理解的是，图3中的直流源可以是PV(photovoltaic，光伏)电池板、电池、超级电容、燃料电池等可以发出或存储能量的单元，也可以是上述单元增加相应的匹配电路后形成的直流源。

另外，这里的变化电路可以为DCAC模块，用来受CMC控制单元12的控制将直流转换为交流。

具体地，CMC控制单元12启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin。

开关控制单元13，用于当V₀的有效值与预设正弦交流电压V_sin的有效值的差值在预设范围内时，控制开关组闭合，CMC通过电压补偿装置并入电网；

值得注意的是，这里的预设正弦交流电压V_sin可以设定为常见的市电电压(例如220V)，也可以是当前电网电压V_grid的基波V_{grid_1}，此时电压补偿装置只补偿谐波。当然，本发明对于预设正弦交流电压V_sin的具体数值不作特别的限定，根据实际情况来定。

补偿控制单元14，用于启动电压补偿装置，调整电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对电网的电压的补偿。

并网系统的电压补偿装置的控制上可以采样电网电压V_grid，并获得电压补偿装置的给定值V_{com_ref}＝V_sin—V_grid；控制电压补偿装置输出电压V_com＝V_{com_ref}，使得V_sin＝V_grid+V_com为不含畸变分量的正弦电压，进而优化级联逆变系统的输出电流值，也即保证并网电流V_grid在电网畸变时仍具有较小的谐波。

可以理解的是，补偿控制单元14在启动电压补偿装置后，使得(V_com+V_grid)接近正弦，电网的电压V_grid正弦度越好，电压补偿装置输出功率相应减小，若电网的电压V_grid完全正弦，则电压补偿装置可停止工作以减小系统损耗。

作为优选地，电压补偿装置包括第一逆变器和第一变压器，其中：

第一逆变器的交流端与第一变压器的第一端连接，第一变压器的第二端串联在逆变系统上，其中，第一逆变器的直流端包括稳压电容，稳压电容处于预先被充电的状态。

具体地，请参照图4，图4为本发明提供的一种电压补偿装置的结构示意图。

另外，请参照图5-图9，其中，图5为本发明提供的一种H4桥逆变电路的原理图；图6为本发明提供的一种半桥逆变电路的原理图；图7为本发明提供的一种滤波电路的原理图；图8为本发明提供的另一种滤波电路的原理图；图9为本发明提供的另一种滤波电路的原理图。

可以理解的是，图5和图6给出的只是两种典型的逆变电路。逆变电路的拓扑不局限于上述两种形式，也可以是其它隔离的或者非隔离的逆变电路，对此本发明在此不作特别的限定。另外，图7-图9给出的只是滤波电路的三种典型结构，当然，本发明对于滤波电路的具体结构和形式并不作特别的限定，也可以是其他更高阶的滤波电路。

具体地，请参照图10，图10为本发明提供的一种逆变器的电路原理图。这里的逆变器采用的是由图5和图7构成的逆变器，或者，采用由图6和图7构成的逆变器，如图11所示，图11为本发明提供的另一种逆变器的电路原理图；当然，也可以采用其他形式的逆变器。

当本实施例中图4所示的电压补偿装置中的第一逆变器采用如图10所示或者如图11所示的逆变器时，图10或者图11中的V_dc即为稳压电容，稳压电容V_dc处于预先被充电的状态，使得第一逆变器通过第一变压器与v_com之间进行功率交换，无需增加额外的电源。

作为优选地，电压补偿装置包括第二变压器、第三变压器、第一整流器以及第二逆变器，其中：

第二变压器的第一端与开关组并联，第二变压器的第二端与第一整流器的交流端并联，第一整流器的直流端与第二逆变器的直流端并联，第二逆变器的交流端与第三变压器的第一端并联，第三变压器的第二端串联在逆变系统上。

具体地，请参照图12，图12为本发明提供的另一种电压补偿装置的结构示意图。

可以理解的是，这里的第一整流器的结构可以与如图10所示或者如图11所示的逆变器的结构相同(与上述逆变器相比，电流流向不同)，当然，也可以为其它形式的整流器。

另外，这里的第二逆变器的也可以采用如图10所示或者如图11所示的逆变器的结构，或者其他形式的逆变器，在此不再赘述。

另外，也可将图12中提供的电压补偿装置中的第二变压器去掉，则得到电压补偿装置的结构如图13所示，图13为本发明提供的另一种电压补偿装置的结构示意图。在电压补偿装置的实际应用中是否加第二变压器根据实际情况来定，本发明在此不作特别的限定。

电压补偿装置在V_sin和V_com之间交换功率，以使(V_com+V_grid)尽可能接近正弦。

在保证正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin(也即当V₀的有效值与预设正弦交流电压V_sin的有效值的差值在预设范围内时)的情况下合上开关组，CMC通过电压补偿装置并入电网工作，注意此时(V_com+V_grid)已接近正弦，合开关组时电流冲击较小。

可以理解的是，启动电压补偿装置以建立接近正弦的V_sin，由于电压补偿装置V_sin侧变压器和V_com侧变压器可以构成回路，此时电压补偿装置在级联多电平变换器不启动的情况下仍可进行工作，以补偿电网电压。作为优选地，电压补偿装置包括第四变压器、第二整流器、DCAC模块以及滤波电路，其中：

第四变压器的第一端与开关组并联，第四变压器的第二端与第二整流器的交流端并联，第二整流器的直流端与DCAC模块的直流端连接，DCAC模块的交流端与滤波电路的第一端并联，滤波电路的第二端串联在逆变系统上。

具体地，请参照图14，图14为本发明提供的另一种电压补偿装置的结构示意图，该电压补偿装置中的第二整流器的结构可以与如图10所示或者如图11所示的逆变器的结构相同(与上述逆变器相比，电流流向不同)，当然，也可以为其它形式的整流器。

DCAC模块的结构可采用如图5或者图6所示的逆变电路的结构，当然，也可以采用其他形式的逆变电路，本发明在此不作特别的限定。图14中的滤波电路采用的是图8所示的滤波电路，当然，图14中的滤波电路也可以采用其他形式的滤波电路。

在保证正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin(也即当V₀的有效值与预设正弦交流电压V_sin的有效值的差值在预设范围内时)的情况下合上开关组，CMC通过电压补偿装置并入电网工作，注意此时(V_com+V_grid)已接近正弦，合开关组时电流冲击较小。

可以理解的是，启动电压补偿装置以建立接近正弦的V_sin，由于电压补偿装置V_sin侧变压器和V_com侧变压器可以构成回路，此时电压补偿装置在级联多电平变换器不启动的情况下仍可进行工作，以补偿电网电压。

另外，对于上述优选方式中提供的电压补偿装置，可以依据电网的畸变设置电压补偿装置的输出电压V_com的阈值。

可以理解的是，这里可以对电压补偿装置的输出电压V_com的阈值进行设置，且可以依据电网的畸变工况来设置。由于电网的电压V_grid的畸变一般小于5％，即谐波电压占总电压V_grid的5％左右，可设计电压补偿装置的容量为系统总容量的5％左右，也即V_com的幅值为5％的V_grid幅值。当然，本发明对于电压补偿装置的输出电压V_com的阈值的具体数值并不作特别的限定，根据实际情况来定。

另外，本申请中的逆变系统既可以作为电压源输出，也可以作为电流源输出具体作为哪种输出本发明在此不作特别的限定，根据实际情况来定。

实际运用时可以将CMC的滤波器、开关组和电压补偿装置集成在一起，形成一个新的集中装置，而N个变换电路分散于不同的PV组件处，同样的该N个变换电路和新的集中装置构成了所述逆变系统。

本发明提供的一种逆变系统的控制装置，包括将逆变系统输出端连接至电网，然后再通过使得CMC输出的正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin、使得电压补偿装置输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对电网的电压的补偿以及使开关组闭合来实现逆变系统并入电网，可见，通过电压补偿装置对电网畸变电压进行补偿，消除了电网畸变对CMC的影响，使得逆变系统获得了更好的输出波形和更快的响应速度。

实施例二

请参照图15，图15为本发明提供的一种逆变系统的结构示意图；

该逆变系统包括开关组3以及通过开关组3连接的级联多电平变换器CMC2和电压补偿装置4，还包括上述的控制装置1。

作为优选地，CMC2包括多个串联的DCAC模块以及与多个串联的DCAC模块的输出端连接的滤波器。

具体地，请参照图16，图16为本发明提供的一种开关组的电路原理图；

该开关组3为两级开关组，包括开关K_R1、开关K_R2、开关K_R3和开关K_R4，其中，开关K_R1和开关K_R2串联，开关K_R3和开关K_R4串联，这里的4个开关连接方式符合光伏发电行业的安规要求。

本发明提供的一种逆变系统，包括将逆变系统输出端连接至电网，然后再通过使得CMC输出的正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin、使得电压补偿装置输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对电网的电压的补偿以及使开关组闭合来实现逆变系统并入电网，可见，通过电压补偿装置对电网畸变电压进行补偿，消除了电网畸变对CMC的影响，使得逆变系统获得了更好的输出波形和更快的响应速度。

与上述装置实施例相对应地，本发明还提供了几种逆变系统的控制方法实施例，对于控制方法的介绍请参照上述控制装置实施例，在此不再赘述。

实施例三

请参照图17，图17为本发明提供的一种逆变系统的控制方法的过程的流程图，该控制方法应用于逆变系统，所述逆变系统包括开关组以及通过所述开关组连接的级联多电平变换器CMC和电压补偿装置，包括：

步骤s101：将逆变系统输出端连接至电网；

步骤s102：启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀；

步骤s103：当V₀的有效值与预设正弦交流电压V_sin的有效值的差值在预设范围内时，控制开关组闭合，CMC通过电压补偿装置并入电网；

步骤s104：启动电压补偿装置，调整电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对电网的电压的补偿。

本发明提供的一种逆变系统及其控制方法和装置包括将逆变系统输出端连接至电网，然后再通过使得CMC输出的正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin、使得电压补偿装置输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对电网的电压的补偿以及使开关组闭合来实现逆变系统并入电网，可见，通过电压补偿装置对电网畸变电压进行补偿，消除了电网畸变对CMC的影响，使得逆变系统获得了更好的输出波形和更快的响应速度。

实施例四

请参照图18，图18为本发明提供的另一种逆变系统的控制方法的过程的流程图，该方法应用于逆变系统中，该逆变系统中的电压补偿装置采用如图4所示的电压补偿装置结构，该方法具体包括：

步骤s201：将逆变系统输出端连接至电网；

步骤s202：对开关组进行自检；

可以理解的是，在逆变系统输出端连接至电网后，根据需要需要对开关组进行自检，与常规组串式逆变器处理方法类似，此时电压补偿装置不工作，电网电压直接通过电压补偿装置的变压器绕组。

步骤s203：启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀；

启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin。

可以理解的是，由于电压补偿装置没有启动，此时预设正弦交流电压V_sin＝电网的电压V_grid。

步骤s204：当V₀的有效值与预设正弦交流电压V_sin的有效值的差值在预设范围内时，控制开关组闭合，CMC通过电压补偿装置并入电网；

在保证正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin(也即当V₀的有效值与预设正弦交流电压V_sin的有效值的差值在预设范围内时)的情况下合上开关组，CMC通过电压补偿装置并入电网工作，此时逆变系统与电网的交换功率较小。

另外，依据电网的畸变工况设置电压补偿装置的输出电压V_com的阈值。

可以理解的是，这里可以对电压补偿装置的输出电压V_com的阈值进行设置，且可以依据电网的畸变工况来设置。由于电网的电压V_grid的畸变一般小于5％，即谐波电压占总电压V_grid的5％左右，可设计电压补偿装置的容量为系统总容量的5％左右，也即V_com的幅值为5％的V_grid幅值。当然，本发明对于电压补偿装置的输出电压V_com的阈值的具体数值并不作特别的限定，根据实际情况来定。

另外，这一步骤可在步骤s204之前的任何时候，也即在启动电压补偿装置之前即可。

步骤s205：启动电压补偿装置，实时获取电网的电压V_grid，计算V_sin与V_grid之间有效值的差值；

步骤s206：依据差值调整电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对电网的电压的补偿；

并网系统的电压补偿装置的控制上可以采样电网电压V_grid，并获得电压补偿装置的给定值V_{com_ref}＝V_sin—V_grid；控制电压补偿装置输出电压V_com＝V_{com_ref}，使得V_sin＝V_grid+V_com为不含畸变分量的正弦电压，进而优化级联逆变系统的输出电流值，也即保证并网电流V_grid在电网畸变时仍具有较小的谐波。

可以理解的是，在启动电压补偿装置后，使得(V_com+V_grid)接近正弦，电网的电压V_grid正弦度越好，电压补偿装置输出功率相应减小，若电网的电压V_grid完全正弦，则电压补偿装置可停止工作以减小系统损耗。

步骤s207：控制逆变系统的输出功率直至达到预设功率值。

步骤s201-s206在对逆变系统的输出电压进行调整时，逆变系统与电网之间的功率交换是比较小的，在电压补偿装置实现对电网畸变的补偿后，逐步调整逆变系统的输出功率至期望的功率值，电压补偿装置根据电网电压的情况进行工作。

本发明提供的一种逆变系统的控制方法，应用于逆变系统，包括将逆变系统输出端连接至电网，然后再通过使得CMC输出的正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin、使得电压补偿装置输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对电网的电压的补偿以及使开关组闭合来实现逆变系统并入电网，可见，通过电压补偿装置对电网畸变电压进行补偿，消除了电网畸变对CMC的影响，使得逆变系统获得了更好的输出波形和更快的响应速度。

实施例五

请参照图19，图19为本发明提供的另一种逆变系统的控制方法的过程的流程图，该方法应用于逆变系统，其中，逆变系统包括开关组以及通过开关组连接的级联多电平变换器CMC和电压补偿装置，包括：

步骤s301：将逆变系统输出端连接至电网；

步骤s302：启动电压补偿装置，调整电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于预设正弦交流电压V_sin，实现对电网的电压的补偿；

步骤s303：启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀；

步骤s304：当V₀的有效值与V_sin的有效值的差值在预设范围内时，控制开关组闭合，CMC通过电压补偿装置并入电网。

本发明提供的一种逆变系统的控制方法，应用于逆变系统，包括将逆变系统输出端连接至电网，然后再通过使得CMC输出的正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin、使得电压补偿装置输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对电网的电压的补偿以及使开关组闭合来实现逆变系统并入电网，可见，通过电压补偿装置对电网畸变电压进行补偿，消除了电网畸变对CMC的影响，使得逆变系统获得了更好的输出波形和更快的响应速度。

实施例六

请参照图20，图20为本发明提供的另一种逆变系统的控制方法的过程的流程图，该方法应用于逆变系统中，该逆变系统中的电压补偿装置采用如图12或者图13或者图14所示的电压补偿装置结构，在实施例五的基础上，该方法具体包括：

步骤s401：将逆变系统输出端连接至电网；

步骤s402：启动所述电压补偿装置，实时获取电网的电压V_grid，计算V_sin与V_grid之间有效值的差值；

步骤s403：依据差值控制调整电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对电网的电压的补偿；

另外，依据电网的畸变设置电压补偿装置的输出电压V_com的阈值。

可以理解的是，这里可以对电压补偿装置的输出电压V_com的阈值进行设置，且可以依据电网的畸变工况来设置。由于电网的电压V_grid的畸变一般小于5％，即谐波电压占总电压V_grid的5％左右，可设计电压补偿装置的容量为系统总容量的5％左右，也即V_com的幅值为5％的V_grid幅值。当然，本发明对于电压补偿装置的输出电压V_com的阈值的具体数值并不作特别的限定，根据实际情况来定。

另外，这一步骤可在步骤s402之前的任何时候，也即在启动电压补偿装置之前即可。

步骤s404：对开关组进行自检；

根据需要对开关组进行自检，与常规组串式逆变器处理方法类似，在此不再赘述。

步骤s405：启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀；

启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin。

步骤s406：当V₀的有效值与V_sin的有效值的差值在预设范围内时，控制开关组闭合，CMC通过电压补偿装置并入电网；

在保证正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin(也即当V₀的有效值与预设正弦交流电压V_sin的有效值的差值在预设范围内时)的情况下合上开关组，CMC通过电压补偿装置并入电网工作，注意此时(V_com+V_grid)已接近正弦，合开关组时电流冲击较小。

步骤s407：控制逆变系统的输出功率直至达到预设功率值。

步骤s401-s406在对逆变系统的输出电压进行调整时，逆变系统与电网之间的功率交换是比较小的，在电压补偿装置实现对电网畸变的补偿后，逐步调整逆变系统的输出功率至期望的功率值，电压补偿装置根据电网电压的情况进行工作。

本发明提供的一种逆变系统的控制方法，应用于逆变系统，包括将逆变系统输出端连接至电网，然后再通过使得CMC输出的正弦交流电压V₀接近预设正弦交流电压V_sin、使得电压补偿装置输出电压V_com，使得V_com与电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对电网的电压的补偿以及使开关组闭合来实现逆变系统并入电网，可见，通过电压补偿装置对电网畸变电压进行补偿，消除了电网畸变对CMC的影响，使得逆变系统获得了更好的输出波形和更快的响应速度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种逆变系统的控制装置，应用于逆变系统，其特征在于，所述逆变系统包括开关组以及通过所述开关组连接的级联多电平变换器CMC和电压补偿装置，所述控制装置包括：

连接单元，用于将所述逆变系统输出端连接至电网；

CMC控制单元，用于启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀；

开关控制单元，用于当V₀的有效值与预设正弦交流电压V_sin的有效值的差值在预设范围内时，控制所述开关组闭合，CMC通过所述电压补偿装置并入所述电网；

补偿控制单元，用于启动所述电压补偿装置，调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对所述电网的电压的补偿。

2.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述电压补偿装置包括第一逆变器和第一变压器，其中：

所述第一逆变器的交流端与所述第一变压器的第一端连接，所述第一变压器的第二端串联在所述逆变系统上，其中，所述第一逆变器的直流端包括稳压电容，所述稳压电容处于预先被充电的状态。

3.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述电压补偿装置包括第二变压器、第三变压器、第一整流器以及第二逆变器，其中：

所述第二变压器的第一端与所述开关组并联，所述第二变压器的第二端与所述第一整流器的交流端并联，所述第一整流器的直流端与所述第二逆变器的直流端并联，所述第二逆变器的交流端与所述第三变压器的第一端并联，所述第三变压器的第二端串联在所述逆变系统上。

4.如权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述电压补偿装置包括第四变压器、第二整流器、DCAC模块以及滤波电路，其中：

所述第四变压器的第一端与所述开关组并联，所述第四变压器的第二端与所述第二整流器的交流端并联，所述第二整流器的直流端与所述DCAC模块的直流端连接，所述DCAC模块的交流端与所述滤波电路的第一端并联，所述滤波电路的第二端串联在所述逆变系统上。

5.一种逆变系统，其特征在于，所述逆变系统包括开关组以及通过所述开关组连接的级联多电平变换器CMC和电压补偿装置，还包括如权利要求1-4任一项所述的控制装置。

6.如权利要求5所述的逆变系统，其特征在于，所述CMC包括多个串联的DCAC模块以及与多个串联的所述DCAC模块的输出端连接的滤波器。

7.一种逆变系统的控制方法，应用于逆变系统，其特征在于，所述逆变系统包括开关组以及通过所述开关组连接的级联多电平变换器CMC和电压补偿装置，包括：

将所述逆变系统输出端连接至电网；

启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀；

当V₀的有效值与预设正弦交流电压V_sin的有效值的差值在预设范围内时，控制所述开关组闭合，CMC通过所述电压补偿装置并入所述电网；

启动所述电压补偿装置，调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于V_sin，实现对所述电网的电压的补偿。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于V_sin的过程具体为：

实时获取所述电网的电压V_grid，计算V_sin与V_grid之间有效值的差值；

依据所述差值调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于V_sin。

9.一种逆变系统的控制方法，应用于逆变系统，其特征在于，所述逆变系统包括开关组以及通过所述开关组连接的级联多电平变换器CMC和电压补偿装置，包括：

将所述逆变系统输出端连接至电网；

启动所述电压补偿装置，调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于预设正弦交流电压V_sin，实现对所述电网的电压的补偿；

启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V₀；

当V₀的有效值与V_sin的有效值的差值在预设范围内时，控制所述开关组闭合，CMC通过所述电压补偿装置并入所述电网。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于V_sin的过程具体为：

实时获取所述电网的电压V_grid，计算V_sin与V_grid之间有效值的差值；

依据所述差值控制所述调整所述电压补偿装置的输出电压V_com，使得V_com与所述电网的电压V_grid的和等于V_sin。