[发明专利]一种用于单相光伏并网逆变器提供无功补偿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于光伏并网系统提供无功补偿功能的逆变电路及方法，适用于单相全桥逆变电路。

背景技术

能源短缺和环境污染是人类当前面临的共同的世纪性难题。20世纪70年代以来两次世界性的能源危机以及当前环境问题的严重性，引起世界各国对节能技术的广泛关注。与传统能源相比，新能源具有无污染、可再生等诸多优点。

光伏发电是本世纪最有市场潜力、最具发展前景的新能源。光伏产业以其技术先进性、资源无限性和绿色环保性，成为全球产业革命的核心、发展低碳经济的方向、应对能源危机和实现可持续发展的重要途径。

目前成熟的光伏发电技术通常只提供有功功率，不具备无功补偿功能。但随着新能源并网电量在电网中所占份额逐步增大，部分国家提出新的并网法规，要求并入电网的光伏系统不仅能够输出有功功率，还能实现电网的调节，其中就包括实现无功补偿功能：根据电网公司发出的指令，逆变器能够调节并网电流的相角，实现对电网的控制。

对于目前的逆变器，由于控制结构上存在的缺陷而不具备无功调节的功能，这大大减小了光伏逆变器的应用范围。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种用于单相光伏并网逆变器提供无功补偿的方法，一方面可以实时调节逆变器并网电流的相角，另一方面保持了原有电路在抑制共模电流功能。

技术方案：本发明用于单相光伏并网逆变器的无功补偿方法，根据并网需求对第一到第六受控开关采用不同的控制策略达到实时调节逆变器并网电流相角的要求。

根据参考电压和并网电流的过零点对参考电压进行分段，一个周期共分四段，四段参考电压独立的与三角波比较生成PWM驱动第一到第六受控开关(如图4所示)。四段参考电压的划分决定并网电流的相角。

当参考电压与并网电流同向时，对角受控开关(第一和第四受控开关为对角受控开关，第二和第三受控开关为对角受控开关)调制产生参考电压；当参考电压与并网电流反向时，由中间两个受控开关(第五、第六受控开关)调制产生参考电压。这样可以保证原主拓扑电路的共模电流抑制功能不被破坏。参考电压与并网电流反向时，由于调制机理恰好与同向时相反，因此，在A、C这两段时区里需要将参考电压翻转，如图4中所示，这样可以保证输出的PWM为正弦调制。

有益效果：图5为用示波器截取的逆变器提供无功补偿功能时电网电压和并网电流的实验波形图。从图中可以看到，逆变器的并网电流滞后于电网电压，输出一个稳定的可调节的无功功率，满足法规对逆变器的要求。

附图说明：

图1为单相逆变器主电路结构图。

图2为并网电流滞后于电网电压波形图。

图3为并网电流超前于电网电压波形图。

图4为单相逆变器受控开关驱动波形图。

图5为提供无功补偿功能逆变器并网电压电流波形图。

具体实施方式：

对于要求并网电流滞后于电网电压的情形(如图2所示)，第一到第六受控开关的控制策略如下：

A区域：第五受控开关高频动作，调制生成参考电压，其余受控开关关闭。第五受控开关高频导通时，第五二极管导通，输出0电压；第五受控开关高频关断时，第一、第二和第五二极管导通，电流续流，输出正电压。

B区域：第六受控开关导通提供电流通路，第一、第四受控开关高频动作，调制生成参考电压，其余受控开关关闭。第一、第四受控开关高频导通时，输出正电压；第一、第四受控开关高频关断时，第六二极管导通，电流续流，输出0电压。

C区域：第六受控开关高频动作，调制生成参考电压，其余受控开关关闭。第六受控开关高频导通时，第六二极管导通，输出0电压；第六受控开关高频关断时，第三、第四和第六二极管导通，电流续流，输出负电压。

D区域：第五受控开关导通提供电流通路，第二、第三受控开关高频动作，调制生成参考电压，其余受控开关关闭。第二、第三受控开关高频导通时，输出负电压；第第二、第三受控开关高频关断时，第五二极管导通，电流续流，输出0电压。

对于要求并网电流超前于电网电压的情形(如图3所示)，第一到第六受控开关的控制策略如下：

A区域：第五受控开关高频动作，调制生成参考电压，其余受控开关关闭。第五受控开关高频导通时，第五二极管导通，输出0电压；第五受控开关高频关断时，第一、第二和第五二极管导通，电流续流，输出正电压。