[发明专利]逆变器同步

说明书

描述了一种启动并网逆变器的方法，其中，减小或避免了涌入电流和直流过电压状况。该方法使用脉宽调制器在电压前馈信号的控制下驱动逆变器，这样使得逆变器输出取决于所测量的电网电压。于是，交流电流反馈控制器被启用并且脉宽调制器用于在电压前馈控制信号和反馈控制信号两者的控制下驱动逆变器。

技术领域

本发明涉及用于将可再生能源(如太阳能电池板)、有源负载或有源电力滤波器连接到电网上的并网脉宽调制(PWM)逆变器。

背景技术

图1是系统的框图，该系统总体上用参考数字1指示，该框图示出了本发明力图解决的问题中的某些问题。

系统1包括直流电源2、逆变器4、PWM控制器6、并联装置8以及交流电网10。

直流电源2将直流电提供给逆变器4。如本领域中众所周知的，逆变器4能够在PWM控制器6的控制下切换以生成用于供应给电网10的交流电源。提供并联装置8(其可以是开关)以选择地将逆变器4的输出端连接到电网10上。

逆变器4用于通过生成在频率上与电网电压匹配的输出电流来将直流电源2所提供的电能转换成电网10所需要的交流形式，但是那具有取决于如输入电力量、电网电压水平和无功电力设定点等因素的幅值和相位。典型地，逆变器4具有连接到逆变器输入电路上的直流母线电容器组和连接到逆变器输出端的交流滤波器。

逆变器4到电网10的物理连接通过并联装置8实施。该并联装置通常被指示在逆变器启动程序期间将逆变器4与电网10相连接。

取决于在并联装置8的每一侧的电压之间的幅值、相位和频率偏差，在并联装置8闭合的时刻，可能存在涌入电流。逆变器不正确启动的另一个潜在副作用是在从离网到在网操作的过渡期间会有从电网10到逆变器4的暂时反向电力流。这种反向电力流能够导致直流母线电容器过度充电。

在其他场景下，逆变器4可以已经连接到电网10(这样使得并联装置8是闭合的)上，但不能主动地产生任何用于供应给电网的电流或电压。这通常被称为逆变器在“滑行(coast)”或“空闲(idle)”操作模式下，并且从这种空闲模式到运行模式的过渡也能够在交流侧产生涌入电流和/或在直流侧产生过电压。

许多用于使用并联装置将逆变器(如逆变器4)连接到交流电网(如电网10)上的方法是已知的。

在第一方法中，并联装置8在逆变器4启动从而生成输出电压或电流之前是闭合的。这个第一方法没有避免以上概述的涌入电流的问题。这个方法能够扰乱电网电压、对相邻设备造成干扰并且缩短逆变器部件的寿命。

在第二方法中，电网侧电压被监测并且并联装置8在零点交叉是闭合的。由于一旦检测到零点交叉这个并联装置就花费时间响应，这个第二方法没有消除涌入电流。此外，这个方法不适用于同时闭合所有相位的多相并联装置。

在第三方法中，在逆变器侧的电压被主动地测量和控制以最小化与电网侧电压的幅值、相位和频率偏差。该第三方法需要在并联装置两侧都放置电压传感器，这些电压传感器在专用电压反馈控制系统中使用，该系统被特别设计成用于在使并联装置闭合之前使逆变器侧电压聚集到电网侧电压。除了这种解决方案的成本和复杂性之外，由于电压控制器实质上与逆变器输出滤波器中的高电抗组件一起操作，该第三方法的聚集时间通常是许多电网周期并且存在不稳定性风险或由于逆变器的硬件组件的老化需要重新调谐控制器。

本发明力图解决以上概述的问题中的至少某些问题。

发明内容