[发明专利]一种不隔离光伏并网逆变器的并网启动方法

说明书

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，缩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：

一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。

一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。

一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：

V_inv＝M sin(wt+θ)

w＝2πf

V_inv为调制波；M为调制波的幅值；f为电网电压的频率；θ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_inv，经过高频PWM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。

一种不隔离光伏并网逆变器的并网启动方法，所述的高频PWM调制方式为调 制波通过与高频的三角载波比较得到PWM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PWM 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。