专利名称：一种不隔离光伏并网逆变器的并网启动方法
技术领域：
本发明涉及一种光伏并网逆变器并网方法，具体涉及一种不隔离光伏并网逆变器
的并网启动方法。
背景技术：
目前不隔离光伏并网逆变器的并网启动条件是对于单级系统光伏阵列开路电压大于电网电压的峰值；对于有升压电路的多级系统，输入经过升压后的母线电压大于电网电压峰值。 一旦达到并网启动条件就吸合交流开关(接触器或继电器)，使逆变器接入电网开始并网发电。这种直接并网的逻辑控制方式，会使得当早晨、傍晚或阴雨天气太阳照度不强、太阳电池阵列的输出电压在满足并网条件电压的最低点上下波动时，即在直流侧能量不足时强行并网的方式，会造成系统频繁开关机和交流开关反复开通关断，同时对于无交流缓冲电路的系统中会造成对输出滤波电容C和逆变桥的频繁冲击，縮短了逆变桥和交流开关等器件的寿命，降低了系统可靠性。 为了解决交流开关吸合时冲击电流大的问题，现在一般采用增加缓冲电路的方法。常用的缓冲电路由缓冲电阻、交流开关组成。控制方法为首先吸合交流开关，电网通过缓冲电阻对电容进行充电，从而限制了充电电流的大小。缓冲完毕后吸合交流开关，接着断开交流开关。 此方法可以限制冲击电流，但是会带来以下缺点一是采用缓冲电路，增加了系统成本；二是缓冲电阻工作时消耗电能，造成电网能量损失；三是当缓冲电阻和交流开关失效后将失去缓冲功能，冲击电流非常大，降低了系统可靠性。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，设计开发出了一种省掉交流缓冲电路，提高系统可
靠性的不隔离光伏并网逆变器并网启动方法，在逆变器输出滤波电路不变的情况下，无需
增加任何缓冲器件就可以解决交流开关吸合瞬间对电容C产生的冲击电流问题，同时解决
了日照强度不足时系统频繁开关机和交流开关反复开通关断，对输出滤波电容C和逆变桥
的频繁冲击的问题，大大提高了系统的可靠性。 本发明是通过以下技术方案实现的 —种不隔离光伏并网逆变器的并网启动方法，在逆变器的直流输入侧安装有直流电压传感器，交流输出侧安装有交流开关，交流开关靠近电网侧安装有交流电压传感器，逆变器在未接入电网的情况下首先独立运行，交流开关保持断开，直流电压传感器检测逆变器输入直流母线电压幅值，交流电压传感器检测电网电压幅值、频率和相位。当逆变器输入直流母线电压的电压幅值超过电网电压峰值时，逆变器控制电路根据直流母线电压幅值以及电网电压幅值、相位和频率计算得到与电网电压相位和频率保持同步的逆变调制波，并采用缓启动的方式逐渐增大，通过高频P丽调制方式生成交流逆变电压。当交流逆变电压与电网电压同频、同相、同幅值且母线电压幅值达到并网条件时，逆变器控制电路控制交流
3开关吸合，开始并网运行。 —种不隔离光伏并网逆变器的并网启动方法，当交流逆变电压与电网电压同频、同相、同幅值且母线电压幅值达到并网条件并持续一段时间后，逆变器控制电路控制交流开关吸合，开始并网运行。 —种不隔离光伏并网逆变器的并网启动方法，所述的计算如下
Vinv = M sin(wt+ 9 )
w = 2Jif V^为调制波；M为调制波的幅值；f为电网电压的频率；e为与电网电压相位保持一致的角度； 根据以上公式当已知直流电压大小和电网电压大小时，则可以确定调制波的幅值
M，从而得到的调制波Vinv，经过高频P丽调制驱动控制逆变器得到的逆变电压与电网电压
大小、频率、相位一致。根据电力电子理论，对于单相或三相逆变器桥系统，采用正弦调制方式下的直流输入电压值和逆变输出值之间存在唯一关系。 —种不隔离光伏并网逆变器的并网启动方法，所述的高频P丽调制方式为调制波
通过与高频的三角载波比较得到P丽脉冲波形用来驱动逆变器桥臂的管子。 采用本发明时，当直流母线电压大于电网电压峰值后，系统先采用高频P丽调制
方式进行独立逆变，并通过滤波电路产生交流电压。由于逆变和滤波会消耗一部分能量，如
果太阳电池阵列的能量不足以支撑这部分消耗的能量，则母线电压会被拉低，从而不满足
并网条件。因此避免了系统频繁开关机和交流开关反复开通关断，提高了系统的可靠性和寿命。 同时，本发明采用控制方法来减小冲击电流，省掉了交流输出的缓冲电路，也带来以下的好处1)省掉缓冲电阻，交流开关，开关控制电路，降低系统成本，节省空间，减少了体积；2)本发明通过直流电压来建立交流逆变电压，无需消耗电网电能，从而达到节约电能的目的。3)提高了系统可靠性。
图1为省掉交流缓冲电路的单相并网逆变器的电路布置。
图2为省掉交流缓冲电路的单相并网逆变器的另一电路布置。
图3为本方法实施例1流程图。
图4为本方法实施例2流程图。
具体实施例方式
参见附图1、图2、图3、图4所示。
实施例1 本发明在直流输入侧安装有直流电压传感器，交流输出侧安装有交流开关，交流开关靠近电网侧安装有交流电压传感器，逆变器在未接入电网的情况下首先独立运行，交流开关保持断开，直流电压传感器检测逆变器输入直流母线电压幅值，交流电压传感器检测电网电压幅值、频率和相位。当逆变器输入直流母线电压的电压幅值超过电网电压峰值时，逆变器控制电路根据直流母线电压幅值以及电网电压幅值、相位和频率，通过以下
4公式计算得到与电网电压相位和频率保持同步的逆变调制波，Vinv = M sin(wt+ e ) ;w = 2 JI fVinv为调制波；M为调制波的幅值；f为电网电压的频率；9为与电网电压相位保持一 致的角度； 根据以上公式当已知直流电压大小和电网电压大小时，则可以确定调制波的幅值 M，从而得到的调制波Vinv，经过高频P丽调制驱动控制逆变器得到的逆变电压与电网电压 大小、频率、相位一致。根据电力电子理论，对于单相或三相逆变器桥系统，采用正弦调制方 式下的直流输入电压值和逆变输出值之间存在唯一关系。 并采用缓启动的方式逐渐增大，通过高频P丽调制方式生成交流逆变电压。当交 流逆变电压与电网电压同频、同相、同幅值且母线电压幅值达到并网条件时，逆变器控制电 路控制交流开关吸合，开始并网运行。若在逆变过程中，监测到母线电压被拉低或交流逆变 电压与电网电压不同步时，逆变器控制电路控制交流开关保持断开状态，逆变器不进行并 网。 实施例2 本发明在直流输入侧安装有直流电压传感器，交流输出侧安装有交流开关，交流 开关靠近电网侧安装有交流电压传感器，逆变器在未接入电网的情况下首先独立运行，交 流开关保持断开，直流电压传感器检测逆变器输入直流母线电压幅值，交流电压传感器检 测电网电压幅值、频率和相位，并将采集的数据传送给逆变器控制电路进行处理。当逆变器 输入直流母线电压的电压幅值超过电网电压峰值时，逆变器控制电路根据直流母线电压幅 值以及电网电压幅值、相位和频率通过以下公式计算得到与电网电压相位和频率保持同步 的逆变调制波，Vinv = M sin(wt+ e ) ;w = 2 Ji f V^为调制波；M为调制波的幅值；f为电网电压的频率；e为与电网电压相位保
持一致的角度； 根据以上公式当已知直流电压大小和电网电压大小时，则可以确定调制波的幅值 M从而得到的调制波Vinv经过高频P丽调制驱动控制逆变器得到的逆变电压与电网电压大 小、频率、相位一致。 计算得到与电网电压相位和频率保持同步的逆变调制波，并采用缓启动的方式逐 渐增大，通过高频P丽调制方式生成交流逆变电压。当交流逆变电压与电网电压同频、同 相、同幅值且母线电压幅值达到并网条件并持续一段时间后，逆变器控制电路控制交流开 关吸合，开始并网运行。若在逆变过程中，监测到母线电压被拉低或交流逆变电压与电网电 压不同步时，逆变器控制电路控制交流开关保持断开状态，逆变器不进行并网。
权利要求
一种不隔离光伏并网逆变器的并网启动方法，其特征在于包括如下步骤实现逆变器在未接入电网的情况下，交流开关保持断开，直流电压传感器检测逆变器输入直流母线电压幅值，交流电压传感器检测电网电压幅值、频率和相位；当逆变器输入直流母线电压的电压幅值超过电网电压峰值时，逆变器控制电路根据直流母线电压幅值以及电网电压幅值、相位和频率计算得到与电网电压相位和频率保持同步的逆变调制波，并采用缓启动的方式逐渐增大，通过高频PWM调制方式生成交流逆变电压；当交流逆变电压与电网电压同频、同相、同幅值且母线电压幅值达到并网条件时，逆变器控制电路控制交流开关吸合，开始并网运行。
2. 根据权利要求1所述的一种不隔离光伏并网逆变器的并网启动方法，其特征在于当交流逆变电压与电网电压同频、同相、同幅值且母线电压幅值达到并网条件并持续一段时间后，逆变器控制电路控制交流开关吸合，开始并网运行。
3. 根据权利要求1所述的一种不隔离光伏并网逆变器的并网启动方法，其特征在于所述的计算如下Vinv = M sin(wt+ 9 )w = 2 Ji fVinv为调制波；M为调制波的幅值；f为电网电压的频率；9为与电网电压相位保持一致的角度；根据以上公式当已知直流电压大小和电网电压大小时，则可以确定调制波的幅值M，从而得到的调制波V^，经过高频P丽调制驱动控制逆变器得到的逆变电压与电网电压大小、频率、相位一致。
4. 根据权利要求1所述的一种不隔离光伏并网逆变器的并网启动方法，其特征在于所述的高频P丽调制方式为调制波通过与高频的三角载波比较得到P丽脉冲波形用来驱动逆变器桥臂的管子。
全文摘要
本发明涉及一种不隔离光伏并网逆变器的并网启动方法，逆变器在未接入电网时首先独立运行，交流开关保持断开，直流电压传感器检测逆变器输入直流母线电压幅值，交流电压传感器检测电网电压幅值、频率和相位。当逆变器输入直流母线电压的电压幅值超过电网电压峰值时，逆变器控制电路根据直流母线电压幅值以及电网电压幅值、相位和频率计算得到与电网电压相位和频率保持同步的逆变调制波，并采用缓启动的方式逐渐增大，通过高频PWM调制方式生成交流逆变电压。当交流逆变电压与电网电压同频、同相、同幅值且母线电压幅值达到并网条件时，逆变器控制电路控制交流开关吸合，开始并网运行。本发明结构简单，节约电能，提高系统稳定性。
文档编号H02J3/40GK101789606SQ201010125819
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者倪华, 曹仁贤, 梅晓东 申请人:合肥阳光电源有限公司