一种逆变系统及其控制装置和方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]级联多电平变换器(Cascaded Multilevel Converters，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η个依次串联的DCAC模块和I个总的滤波器。
[0003]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Η4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 (Maximum Power Point Tracking，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。
[0004]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】
[0005]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。
[0006]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:
[0007]连接单元，用于将所述逆变系统输出端连接至电网；
[0008]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V。；
[0009]开关控制单元，用于当V。的有效值与预设正弦交流电压Vsin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；
[0010]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Vroni，使得Vroni与所述电网的电压V g?d的和等于V sin，实现对所述电网的电压的补偿。
[0011]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:
[0012]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。
[0013]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:
[0014]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。
[0015]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:
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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:
[0020]将所述逆变系统输出端连接至电网；
[0021]启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V。；
[0022]当V。的有效值与预设正弦交流电压Vsin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；
[0023]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_，使得Vrani与所述电网的电压Vffld的和等于Vsin，实现对所述电网的电压的补偿。
[0024]优选地，所述调整所述电压补偿装置的输出电SVrani，使得Vrani与所述电网的电压Vffld的和等于V sin的过程具体为:
[0025]实时获取所述电网的电压Vg?d，计算Vsin与V g?d之间有效值的差值；
[0026]依据所述差值调整所述电压补偿装置的输出电SVroni，使得Vroni与所述电网的电压Vgrid的和等于V sino
[0027]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:
[0028]将所述逆变系统输出端连接至电网；
[0029]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_，使得Vrani与所述电网的电压Vffld的和等于预设正弦交流电压Vsin，实现对所述电网的电压的补偿；
[0030]启动CMC中的变换电路，控制CMC输出正弦交流电压V。；
[0031]当V。的有效值与Vsin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。
[0032]优选地，所述调整所述电压补偿装置的输出电SVrani，使得Vrani与所述电网的电压Vffld的和等于V sin的过程具体为:
[0033]实时获取所述电网的电压Vg?d，计算Vsin与V g?d之间有效值的差值；
[0034]依据所述差值控制所述调整所述电压补偿装置的输出电SVroni，使得Vroni与所述电网的电压Vffld的和等于V sin。
[0035]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V。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_，使得Vranr^电网的电压V g?d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】
[0036]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。
[0037]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；
[0038]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；
[0039]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；
[0040]图4为本发明提供的一种电压补偿装置的结构示意图；
[0041]图5为本发明提供的一种H4桥逆变电路的原理图；
[0042]图6为本发明提供的一种半桥逆变电路的原理图；
[0043]图7为本发明提供的一种滤波电路的原理图；
[0044]图8为本发明提供的另一种滤波电路的原理图；
[0045]图9为本发明提供的另一种滤波电路的原理图；
[0046]图10为本发明提供的一种逆变器的电路原理图；
[0047]图11为本发明提供的另一种逆变器的电路原理图；
[0048]图12为本发明提供的另一种电压补偿装置的结构示意图；
[0049]图13为本发明提供的另一种电压补偿装置的结构示意图；
[0050]图14为本发明提供的另一种电压补偿装置的结构示意图；
[0051]图15为本发明提供的一种逆变系统的结构示意图；
[0052]图16为本发明提供的一种开关组的电路原理图；
[0053]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；
[0054]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；
[0055]图19为本发明提供的另一种逆变系统的控制方法