一种逆变系统及其控制装置和方法_2

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的过程的流程图;
[0056]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】
[0057]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。
[0058]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。
[0059]实施例一
[0060]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I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I包括:
[0061]连接单元11,用于将逆变系统输出端连接至电网;
[0062]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V。;
[0063]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。
[0064]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。
[0065]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V。接近预设正弦交流电压Vsin。
[0066]开关控制单元13,用于当V。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;
[0067]值得注意的是,这里的预设正弦交流电压Vsin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Vffld的基波Vffld l,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Vsin的具体数值不作特别的限定,根据实际情况来定。
[0068]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SVrani,使得Vrani与电网的电压V g?d的和等于V sin,实现对电网的电压的补偿。
[0069]并网系统的电压补偿装置的控制上可以采样电网电压Vffld,并获得电压补偿装置的给定值Vraniraf= Vsin—Vg?d;控制电压补偿装置输出电压Vrani= V_—raf,使得Vsin= Vgrld+V_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Vffld在电网畸变时仍具有较小的谐波。
[0070]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_+Vg?d)接近正弦,电网的电压Vffld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Vffld完全正弦,则电压补偿装置可停止工作以减小系统损耗。
[0071]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:
[0072]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。
[0073]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。
[0074]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。
[0075]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。
[0076]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。
[0077]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Vd。即为稳压电容,稳压电容Vd。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之间进行功率交换,无需增加额外的电源。
[0078]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:
[0079]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。
[0080]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。
[0081]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。
[0082]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。
[0083]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。
[0084]电压补偿装置在Vsin和V _之间交换功率,以使(V con+Vgrid)尽可能接近正弦。
[0085]在保证正弦交流电压V。接近预设正弦交流电压V sin (也即当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)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_+Vg?d)已接近正弦,合开关组时电流冲击较小。
[0086]可以理解的是,启动电压补偿装置以建立接近正弦的Vsin,由于电压补偿装置Vsin侧变压器和VralJU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:
[0087]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。
[0088]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。
[0089]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。
[0090]在保证正弦交流电压V。接近预设正弦交流电压V sin (也即当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)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_+Vg?d)已接近正弦,合开关组时电流冲击较小。
[0091]可以理解的是,启动电压补偿装置以建立接近正弦的Vsin,由于电压补偿装置Vsin侧变压器和VralJi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。
[0092]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-的阈值。
[0093]可以理解的是,这里可以对电压补偿装置的输出电SVroni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Vffld的畸变一般小于5%,即谐波电压占总电压Vffld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Vrani的幅值为5%的Vffld幅值。当然,本发明对于电压补偿装置的输出电压V _的阈值的具体数值并不作特别的限定,根据实际情况来定。
[0094]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。
[0095]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。
[0096]本发明提供的一种
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