分布式光伏并网逆变器谐波补偿电路及方法与流程

本发明涉及分布式光伏并网系统，尤其涉及一种分布式光伏并网逆变器谐波补偿电路及方法。

背景技术：

1、随着分布式电源在配电网渗透率的日益提高，分布式电源并网可靠性问题日益突出，例如以光伏、风电为代表的清洁能源由于受气象条件影响很大，使得发电会存在明显的间歇性和随机性，使得光伏并网逆变器得不到充分的利用。同时，由于电网接入了大量的非线性负载和冲击性负荷，使得向电网注入了大量的谐波和无功电流，导致严重污染了电网的电能质量。

2、现有技术中针对于分布式光伏并网系统的谐波问题，通常仅能够实现简单的谐波检测，例如利用瞬时无功检测法等检测分布式光伏并网系统中的谐波电流，但是无法实现有效的谐波补偿，仍然无法有效电网质量问题。而传统谐波补偿方案通常均是针对于集中式并网系统，并不适用于分布式光伏并网系统中，且通常是按照固定的谐波补偿量进行补偿，而并网系统在运行过程中负载是不断变化的，可能为轻载状态，也可能为重载状态，不同负载状态下需要补偿的量不同，传统按照固定谐波补偿量方式进行补偿就无法对不同负载状态进行相适应的补偿，致使补偿效果不佳，不能充分利用逆变器容量，电力系统电能质量提升效果也有限。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、成本低、能够实现光伏发电系统输出有功及谐波补偿容量的自适应分配，且可靠性高的分布式光伏并网逆变器谐波补偿电路及方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种分布式光伏并网逆变器谐波补偿电路，包括依次连接的电流采集模块、补偿电流计算模块以及电压控制模块，所述电流采集模块的输入端连接负载，所述电压控制模块的输出端与光伏并网逆变器连接，所述电流采集模块用于采集负载电流，输出给所述补偿电流计算模块，所述补偿电流计算模块用于根据所述负载电流判断负载轻重程度以判断是否进行谐波检测，计算得到谐波补偿指令电流，输出给所述电压控制模块，所述电压控制模块用于根据所述谐波补偿指令电流得到光伏并网的有功指令电流，以控制所述光伏并网逆变器的输出实现谐波补偿。

4、进一步的，所述补偿电流计算模块包括：

5、负载轻重判断单元，用于获取并网所需相位和负载有功功率pl并判断负载轻重程度；

6、谐波检测控制单元，用于根据负载轻重程度控制是否进行谐波检测，其中若负载为轻载则控制不进行谐波检测，若为重载则控制进行谐波检测；

7、补偿指令电流计算单元，用于根据负载轻重程度、谐波检测的状态计算补偿指令电流。

8、进一步的，所述补偿指令电流计算单元包括：

9、轻载计算子单元，用于若为轻载则负载所需基波与谐波电流全由光伏发电系统供给，得到补偿指令电流io＝il，il为负载电流；

10、重载计算子单元，用于若为重载则根据负载电流提取得到特定次谐波补偿电流inx，并与有功指令电流ipv合成并网指令电流io。

11、进一步的，所述电压控制模块为pi控制器，通过将实际输出电压vpv和给定参考电压vpv*进行pi控制，实现直流侧稳压，并输出光伏并网的有功指令电流ipv。

12、进一步的，所述光伏并网逆变器包括相互连接的dc/dc升压模块以及dc/ac逆变模块，所述dc/dc升压模块的输入端连接光伏阵列，输出端通过所述dc/ac逆变模块连接负载。

13、一种分布式光伏并网逆变器谐波补偿电路的控制方法，步骤包括：

14、步骤s01.实时采集负载电流，并根据采集的负载电流获得并网所需相位和负载有功功率pl；

15、步骤s02.根据获得的并网所需相位和负载有功功率pl判断负载轻重程度以判断是否进行谐波检测，计算得到谐波补偿指令电流；

16、步骤s03.根据所述谐波补偿指令电流得到光伏并网的有功指令电流，以控制光伏并网逆变器的输出实现谐波补偿。

17、进一步的，所述步骤s02中，若为轻载则负载所需基波与谐波电流全由光伏发电系统供给，得到补偿指令电流io＝il，il为负载电流；若为重载则根据负载电流提取得到特定次谐波补偿电流inx，并与有功指令电流ipv合成并网指令电流io。

18、进一步的，所述根据负载电流提取得到特定次谐波补偿电流inx的步骤包括：

19、步骤s201.将三相负载电流ia、ib、ic变换至α、β坐标轴上，再变换至以速度nω逆时针同步旋转的坐标系下，得到仅第n次谐波电流为直流分量、其他均为交流分量的变换后电流信号；

20、步骤s202.获取所述变换后电流信号的直流分量；

21、步骤s203.将步骤s202获得的直流分量经过坐标反变换，获得负载n次谐波电流ian、ibn、icn，即为所述特定次谐波补偿电流inx。

22、进一步的，所述步骤s201中对三相负载电流进行转换时，坐标变换公式为：

23、

24、其中ω为电网角频率。

25、进一步的，所述步骤s203中将直流分量按照下式进行坐标反变换：

26、

27、其中ω为电网角频率。

28、与现有技术相比，本发明的优点在于：

29、1、本发明通过采集负载电流，根据负载电流判断负载轻重程度以判断是否进行谐波检测，进而计算得到谐波补偿指令电流，由谐波补偿指令电流得到光伏并网的有功指令电流，输出给光伏并网逆变器，控制光伏并网逆变器的输出实现谐波补偿，可以在并网输出有功的同时进行谐波补偿，以使得能够在光伏并网逆变器中引入谐波补偿功能，实现光伏发电系统输出有功及谐波补偿容量的自适应分配，在保证光伏执行并网发电的前提下，自适应实现电网谐波补偿，即能够同时完成光伏并网和谐波补偿，不仅能够充分利用光伏逆变器的剩余容量，提高逆变器的工作效率，还能够有效提高并网中的电能质量以及可靠性。

30、2、本发明进一步根据并网所需相位和负载有功功率判断负载轻重程度，依据负载轻重程度控制是否进行谐波检测，若负载为轻载则控制不进行谐波检测，若为重载则控制进行谐波检测，再综合负载轻重程度、谐波检测的状态计算得到补偿指令电流，可以适应于不同负载状态，综合谐波检测状态实现光伏发电系统输出有功及谐波补偿容量的自适应分配，使得提高并网中的电能质量的同时有效增强电网的可靠性。

31、3、本发明进一步在重载状态下时得到谐波补偿指令电流后，在逆变器容量容许的范围内，利用电流滞环控制方法，将谐波补偿指令电流与有功指令电流跟踪合成并网指令电流，进而控制光伏并网逆变器的输出，使得其在并网输出有功的同时能够最大限度的进行谐波补偿，从而有效提高逆变器的工作效率，提升并网的电能质量。

32、附图说明

33、图1是本实施例分布式光伏并网逆变器谐波补偿电路的结构示意图。

34、图2是本发明在具体应用实施例中实现分布式光伏并网逆变器谐波补偿的结构原理示意图。

35、图3是本实施例分布式光伏并网逆变器谐波补偿方法的实现流程示意图。