具有无功补偿功能的光伏逆变器电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有无功补偿功能的光伏逆变器电路，其特征是：光伏电池经过一个二极管和稳压电容并联，然后经过三相全控桥式电路，再经过一个滤波电感接入光伏系统。本实用新型可以实现在光伏并网发电的同时，实现对电网无功补偿，并且也可以实现当光伏并网侧电压低于并网点电压时，通过逆变器对电网补偿一定的无功电流，实现了装置的多功能使用，不但改善了电网的电能质量，又提高了整个系统的利用率，同时也避免了光伏发电装置并网运行的反复启停，实现了平滑过渡。
【专利说明】具有无功补偿功能的光伏逆变器电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种具有无功补偿功能的光伏逆变器电路。
【背景技术】
[0002]随着全球资源压力的不断增大，节能减排、资源节约已经成为世界经济发展的趋势。电能作为一种广泛使用的能源，其应用已深入到工业生产、社会和人民生活的方方面面。我国电网存在着负荷率低、功率因数变化频繁、无功补偿容量不足等缺点。国家已经制定了相关的政策规划并投入大量资金用于加强电力系统建设和改造、改善电网运行效率、降低电力能源损耗。供电电能质量的问题近些年来已经越来越引起人们的重视。
[0003]随着光伏电池制作水平的改善，其发生功率和转换效率大大提高，为大规模并网发电提供绿色能源成为可能。但是光伏并网发电存在一个显著地缺点，即当光照强度较低或夜晚时，光伏发电系统不能达到并网要求，此时整个装置必须停机并脱离电网，这样频繁地启停动作会影响系统的使用寿命，并且大大地降低了设备的利用率。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种结构合理，提高光伏发电系统的利用率和改善电网的电能质量，并且减少光伏发电系统的启停次数的具有无功补偿功能的光伏逆变器电路。
[0005]本实用新型的技术解决方案是:
[0006]一种具有无功补偿功能的光伏逆变器电路，其特征是:光伏电池经过一个二极管和稳压电容并联，然后经过三相全控桥式电路，再经过一个滤波电感接入光伏系统；光伏逆变器输出侧接电压检测装置、输出侧电流检测装置，电压检测装置与第一 abc dq坐标转换器连接，第一 abc dq坐标转换器输出逆变器输出侧的电压Vd、Vq ;输出侧电流检测装置与第二 abc dq坐标转换器连接；另有逆变器负荷侧电流检测器与第三abc dq坐标转换器连接；所述电压检测装置与PLL锁相环连接，PLL锁相环与第一、第二、第三abc dq坐标转换器连接，第二 abc dq坐标转换器输出的电流id、iq分别输入S-Fuuct1n模块、第一比较器，第三abc dq坐标转换器输出的系统需要补偿的无功电流IQ输入S-Fuuct1n模块，S-Fuuct1n模块与第一比较器连接，第一比较器与第一 PI控制器连接，第一 PI控制器与第一计算器连接，第一计算器与第二计算器连接，第二计算器与SPWM调制装置连接，SPWM调制装置与三相全控桥式电路连接；所述光伏电池的正极及所述二极管的负极与MPTT控制器连接，MPTT控制器与第二比较器连接，所述稳压电容的负极与第二比较器连接，第二比较器与第二 PI控制器连接，第二 PI控制器与第三比较器连接，第三比较器与第三PI控制器连接，第三PI控制器与第四比较器连接，第四比较器与第一计算器连接，第三比较器与第二 abc dq坐标转换器连接,接受来自第二 abc dq坐标转换器的输出电流id。
[0007]本实用新型结构合理，可以实现在光伏并网发电的同时，实现对电网无功补偿，并且也可以实现当光伏并网侧电压低于并网点电压时，通过逆变器对电网补偿一定的无功电流，实现了装置的多功能使用，不但改善了电网的电能质量，又提高了整个系统的利用率。并且减少光伏发电系统的启停次数。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0009]图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
[0010]图2本实用新型的无功电流指令值选择流程图。
【具体实施方式】
[0011]一种具有无功补偿功能的光伏逆变器电路，光伏电池I经过一个二极管2和稳压电容3并联，然后经过三相全控桥式电路4，再经过一个滤波电感5接入光伏系统；光伏逆变器输出侧接电压检测装置6、输出侧电流检测装置，电压检测装置与第一 abc dq坐标转换器7连接，第一abc dq坐标转换器输出逆变器输出侧的电压VcUVq ;输出侧电流检测装置与第二abc dq坐标转换器8连接；另有逆变器负荷侧电流检测器与第三abc dq坐标转换器9连接；所述电压检测装置与PLL锁相环10连接，PLL锁相环与第一、第二、第三abc dq坐标转换器连接，第二 abc dq坐标转换器输出的电流id、iq分别输入S-Fuuct1n模块11、第一比较器12,第三abc dq坐标转换器输出的系统需要补偿的无功电流IQ输入S-Fuuct1n模块，S-Fuuct1n模块与第一比较器连接，第一比较器与第一 PI控制器13连接，第一 PI控制器与第一计算器14连接，第一计算器与第二计算器15连接，第二计算器与SPWM调制装置16连接，SPWM调制装置与三相全控桥式电路连接；所述光伏电池的正极及所述二极管的负极与MPTT控制器17连接，MPTT控制器与第二比较器18连接，所述稳压电容的负极与第二比较器连接，第二比较器与第二 PI控制器19连接，第二 PI控制器与第三比较器20连接，第三比较器与第三PI控制器21连接，第三PI控制器与第四比较器22连接，第四比较器与第一计算器连接，第三比较器与第二 abc dq坐标转换器连接，接受来自第二 abc dq坐标转换器的输出电流id。
[0012]此系统可以工作在MPPT模式和纯无功模式下。
[0013]当系统工作在MPPT模式下时，其控制策略是，通过光伏最大功率跟踪得到的直流侧电压的指令值Vdc*，这个指令值和实际检测得到的直流侧电压Vdc做比较得到的差值，经过一个PI环节作为有功电流的指令值id*，这个指令值和实际检测得到的逆变器输出侧电流id做比较得到的差值，经过一个PI环节作为调制电压的指令值ed*。当光伏系统能够补偿的无功电流Iq小于系统侧需要补偿的无功电流IQ时，无功电流的指令值iq*=Iq，当光伏系统能够补偿的无功电流Iq大于系统侧需要补偿的无功电流IQ时，无功电流的指令值iq*=IQ。然后把这个指令值iq*和实际检测得到的光伏逆变器输出侧电流iq做比较得到的差值，经过一个PI环节作为调制电压的指令值eq*。把得到的ed*和eq*经过运算得到调制指数MI和调制角度α，然后根据调制指数和调制角度以及锁相环得到的Θ，得到三相调制电压earef、ebref、ecref。然后再把这三个调制电压值和三角载波作比较得到开关信号。把得到的开关信号经过驱动电路来控制光伏逆变器。通过这样的控制策略，光伏系统就可以实现最大向系统输送有功的同时，对系统进行无功补偿。
[0014]当系统工作在纯无功模式下时，其控制策略是，把一个固定值(一般是500v)作为直流侧电压的指令值Vdc*，这个指令值和实际检测得到的直流侧电压Vdc做比较得到的差值，经过一个PI环节作为有功电流的指令值id*，这个指令值和检测得到的逆变器输出侧电流id做比较得到的差值，经过一个PI环节作为调制电压的指令值ed*。当光伏系统能够补偿的无功电流Iq小于系统侧需要补偿的无功电流IQ时，无功电流的指令值iq*=Iq，当光伏系统能够补偿的无功电流Iq大于系统侧需要补偿的无功电流IQ时，无功电流的指令值iq*=IQ。然后把这个指令值iq*和实际检测得到的光伏逆变器输出侧电流iq做比较得到的差值，经过一个PI环节作为调制电压的指令值eq*。把得到的ed*和eq*经过运算得到调制指数MI和调制角度α，然后根据调制指数和调制角度以及锁相环得到的Θ，得到三相调制电压earef、ebref、ecref。然后再把这三个调制电压值和三角载波作比较得到开关信号。把得到的开关信号经过驱动电路来控制光伏逆变器。通过这样的控制策略，光伏系统就可以实现对系统进行无功补偿。
[0015]通过本实用新型，可以实现在光伏并网发电的同时，实现对电网无功补偿，并且也可以实现当光伏并网侧电压低于并网点电压时，通过逆变器对电网补偿一定的无功电流，实现了装置的多功能使用，不但改善了电网的电能质量，又提高了整个系统的利用率。
【权利要求】
1.一种具有无功补偿功能的光伏逆变器电路，其特征是:光伏电池经过一个二极管和稳压电容并联，然后经过三相全控桥式电路，再经过一个滤波电感接入光伏系统；光伏逆变器输出侧接电压检测装置、输出侧电流检测装置，电压检测装置与第一 abc dq坐标转换器连接，第一 abc dq坐标转换器输出逆变器输出侧的电压Vd、Vq ;输出侧电流检测装置与第二 abc dq坐标转换器连接；另有逆变器负荷侧电流检测器与第三abc dq坐标转换器连接；所述电压检测装置与PLL锁相环连接，PLL锁相环与第一、第二、第三abc dq坐标转换器连接,第二 abc dq坐标转换器输出的电流id、iq分别输入S-Fuuct1n模块、第一比较器,第三abc dq坐标转换器输出的系统需要补偿的无功电流IQ输入S-Fuuct1n模块,S-Fuuct1n模块与第一比较器连接，第一比较器与第一PI控制器连接，第一 PI控制器与第一计算器连接，第一计算器与第二计算器连接，第二计算器与SPWM调制装置连接，SPWM调制装置与三相全控桥式电路连接；所述光伏电池的正极及所述二极管的负极与MPTT控制器连接，MPTT控制器与第二比较器连接，所述稳压电容的负极与第二比较器连接，第二比较器与第二 PI控制器连接，第二 PI控制器与第三比较器连接，第三比较器与第三PI控制器连接，第三PI控制器与第四比较器连接，第四比较器与第一计算器连接，第三比较器与第二 abc dq坐标转换器连接，接受来自第二 abc dq坐标转换器的输出电流id。
【文档编号】H02S40/32GK204012745SQ201420396181
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】周小勇, 朱卫, 朱张蓓, 杨兴武, 俞忠, 朱建宝, 沈新宇, 黄金鑫, 王勇, 陆春峰 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司南通供电公司