一种多功能新能源并网逆变器制造技术

本发明专利技术公开了一种多功能新能源并网逆变器，包括依次连接的分布式电源，直流电压变换器，DC/AC逆变器，输出滤波电路，电网，所述分布式电源通过辅助电源连接控制单元，所述控制单元与所述直流电压变换器、DC/AC逆变器之间通过电线信号传输；所述控制单元包括电流跟踪控制单元，抑制直流分量单元，抑制高频谐振单元，孤岛检测单元。本发明专利技术具有有效抑制逆变器输出的直流分量，抑制高频谐波，实现高质量的电能转换，孤岛检测等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能新能源并网逆变器
本专利技术涉及新能源发电领域，特别涉及一种多功能新能源并网逆变器。
技术介绍
并网逆变器作为新能源发电系统的关键部件，近年来得到了广泛研究。可其在抑制直流分量、高频谐振，孤岛检测等方面仍存在不足。根据逆变器是否存在变压器环节，可将其分为隔离型逆变器和非隔离性逆变器。隔离型逆变器利用变压器的通交隔直特性，可以在一定程度上去除直流分量，但会造成成本、体积上升，效率下降；非隔离型逆变器的效率更高，成本更低，是目前应用的主要形式，可逆变器输出中的直流分量会直接进入电网，对电网各级变压器造成严重危害，因此研究如何去除直流分量具有很重要的现实意义。直流注入问题的主要原因为：给定正弦信号波中含有直流分量，脉冲分配及死区形成电路引起的直流分量，开关管特性不一致，本地非线性负荷等。出现直流分量后寻找原因比较困难，主要采取去除直流分量的办法进行治理。目前对并网逆变器直流注入进行治理的方法主要可以分为三大类：(1)检测反馈法，即首先对并网逆变器输出直流分量进行分析计算，然后通过闭环反馈调整参考信号或调制信号以实现对其的抑制。包括硬件检测法和软件调偏法，其中硬件检测法需要增加硬件检测电路，增加成本；软件调偏法的检测精度及灵敏度决定了直流抑制的实际效果。(2)使用可抑制直流分量的拓扑结构。半桥逆变器及其改进拓扑结构可以抑制直流注入，但其结构复杂，控制难度和开关器件数量增加。(3)电容隔直法，在逆变器输出侧串入真实或虚拟电容，利用电容通交流阻直流的特性阻止直流分量注入电网。使用真实电容，串入的电容取值一般较大，成本较高。当逆变器采用LC型滤波器时，使用虚拟电容会带来新的谐振问题。另外，系统阻抗也对并网逆变器的稳定性有很大的影响，系统阻抗越大，会造成逆变器并网电流的电能质量恶化。为了改善系统阻抗，需要改变逆变器的外特性，即让逆变器更多地呈现电阻特性，从而抑制高频谐振现象。当越来越多的光伏并网发电系统并联于交流电网时，发生孤岛效应的概率也越高，所以必须寻求适当策略来应对日趋严重的孤岛效应问题。孤岛现象的检测方法根据技术特点，可以分为三大类被动检测方法、主动检测方法和外部检测方法。被动检测法实现比较简单，但是当并网逆变器的输出功率与局部电网负载的功率基本接近时，被动检测法会失效。主动检测法存在影响电网电能质量的问题，而外部检测法成本比较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种多功能新能源并网逆变器，具有有效抑制逆变器输出的直流分量，抑制高频谐波，实现高质量的电能转换，孤岛检测等功能。本专利技术所采用的技术方案是：一种多功能新能源并网逆变器，包括依次连接的分布式电源，直流电压变换器，DC/AC逆变器，输出滤波电路，电网，所述分布式电源通过辅助电源连接控制单元，所述控制单元与所述直流电压变换器、DC/AC逆变器之间通过电线信号传输；所述控制单元包括电流跟踪控制单元，抑制直流分量单元，抑制高频谐振单元，孤岛检测单元。进一步的，所述电流跟踪控制单元，包括有依次串接的：用于将基波指令电流信号和极性取负的增益为1/Lg的积分控制器输出的网侧电感电流加和的第一比较点，比例谐振控制器，第二比较点，用于将第二比较点输出的信号和极性取负的第五比较点输出的滤波电容电流加和的第三比较点，增益为k的比例控制器，逆变桥等效比例环节，用于将逆变桥等效比例环节输出的逆变器输出端电压和极性取负的增益为1/C的积分控制器输出的输出滤波电路电容电压加和的第四比较点，增益为1/L1的积分控制器，用于将增益为1/L1的积分控制器输出的逆变器侧电感电流和极性取负的增益为1/Lg的积分控制器输出的网侧电感电流加和输出滤波电容电流的第五比较点；还包括有依次串接的：用于将电网电压和极性取负的增益为1/C的积分控制器输出的输出滤波电路电容电压加和的第六比较点，增益为1/Lg的积分控制器；所述增益为1/Lg的积分控制器的输出分两路：第一路极性取负后连接至第五比较点的另一个输入端，第二路极性取负后连接至第一比较点的另一个输入端；所述第五比较点的输出分两路：一路极性取负后连接至第三比较点的另一个输入端，另一路直接连接至增益为1/C的积分控制器的输入端；所述增益为1/C的积分控制器的输出分两路：一路性取负后连接至第四比较点的另一个输入端，另一路性取负后连接至第六比较点的另一个输入端。进一步的，所述抑制直流分量单元包括连接在所述电流跟踪控制单元上的增益为KI的积分控制器，所述增益为KI的积分控制器的输入端连接在增益为1/Lg的积分控制器的输出端上，作为增益为1/Lg的积分控制器的输出第三路，所述增益为KI的积分控制器的输出端极性取负后连接至第二比较点的另一个输入端，所述第二比较点用于将比例谐振控制器输出的信号和极性取负的增益为KI的积分控制器输出的信号进行加和。进一步的，所述抑制高频谐振单元连接在所述电流跟踪控制单元上，包括有依次串接的：第一二阶广义积分器，增益为R1的比例控制器，增益为1/kkPWM的比例控制器；所述第一二阶广义积分器的输入端连接在增益为1/L1的积分控制器的输出端上，作为增益为1/L1的积分控制器的输出第二路；所述增益为1/kkPWM的比例控制器的输出端极性取负后连接在第三比较点的再一个输入端，所述第三比较点用于将第二比较点输出的信号、极性取负的第五比较点输出的滤波电容电流和极性取负的增益为1/kkPWM的比例控制器输出的信号进行加和；还包括有依次串接的：第二二阶广义积分器，增益为1/RC的比例控制器；所述第二二阶广义积分器的输入端连接在增益为1/C的积分控制器的输出端上，作为增益为1/C的积分控制器的输出第三路；所述增益为1/RC的比例控制器的输出端极性取负后连接在第一比较点的再一个输入端，所述第一比较点用于将基波指令电流信号、极性取负的增益为1/Lg的积分控制器输出的网侧电感电流和极性取负的增益为1/RC的比例控制器输出的信号进行加和。进一步的，所述孤岛检测单元，包括有依次串接的：相邻两次采样的电压差，用于将相邻两次采样的电压差输出的信号和周期扰动量输出的信号加和的第七比较点，增益为K的比例控制器，用于将增益为K的比例控制器输出的信号和极性取负的DC/AC逆变器输出的逆变器侧电感电流加和的第八比较点，比例积分控制器，PWM波发生器；所述PWM波发生器的输出端连接至DC/AC逆变器的输入端，所述DC/AC逆变器的输出分两路：一路为逆变器侧电感电流，极性取负后连接至第八比较点的另一输入端，另一路为逆变器输出端电压，连接至相邻两次采样的电压差的输入端；还包括周期扰动量，所述周期扰动量的输出端连接至第七比较点的另一个输入端。进一步的，所述直流电压变换器采用Boost升压电路。进一步的，所述DC/AC逆变器采用单相全桥逆变电路。进一步的，所述输出滤波电路采用LC电路。进一步的，所述辅助电源采用HV9120芯片，所述辅助电源的输入端连接分布式电源输出端，所述辅助电源的输出端连接控制单元。本专利技术的有益效果是：本专利技术的多功能新能源并网逆变器可以实现在不增加额外成本以及不影响并网逆变器基波电流跟踪控制的基础上，使并网逆变器的直流输出阻抗增大，有效抑制逆变器输出的直流分量，该方法实现简单，而且无需对输出电流中的直流分量进行检测；并网逆变器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能新能源并网逆变器，其特征在于，包括依次连接的分布式电源(1)，直流电压变换器(8)，DC/AC逆变器(9)，输出滤波电路(10)，电网(11)，所述分布式电源(1)通过辅助电源(2)连接控制单元(3)，所述控制单元(3)与所述直流电压变换器(8)、DC/AC逆变器(9)之间通过电线信号传输；所述控制单元(3)包括电流跟踪控制单元(4)，抑制直流分量单元(5)，抑制高频谐振单元(6)，孤岛检测单元(7)。

【技术特征摘要】
1.一种多功能新能源并网逆变器，其特征在于，包括依次连接的分布式电源(1)，直流电压变换器(8)，DC/AC逆变器(9)，输出滤波电路(10)，电网(11)，所述分布式电源(1)通过辅助电源(2)连接控制单元(3)，所述控制单元(3)与所述直流电压变换器(8)、DC/AC逆变器(9)之间通过电线信号传输；所述控制单元(3)包括电流跟踪控制单元(4)，抑制直流分量单元(5)，抑制高频谐振单元(6)，孤岛检测单元(7)。2.根据权利要求1所述的一种多功能新能源并网逆变器，其特征在于，所述电流跟踪控制单元(4)，包括有依次串接的：用于将基波指令电流信号(iref)和极性取负的增益为1/Lg的积分控制器(410)输出的网侧电感电流(i2)加和的第一比较点(41)，比例谐振控制器(42)，第二比较点(43)，用于将第二比较点(43)输出的信号和极性取负的第五比较点(49)输出的滤波电容电流(ic)加和的第三比较点(44)，增益为k的比例控制器(45)，逆变桥等效比例环节(46)，用于将逆变桥等效比例环节(46)输出的逆变器输出端电压(u1)和极性取负的增益为1/C的积分控制器(412)输出的输出滤波电路电容电压(uc)加和的第四比较点(47)，增益为1/L1的积分控制器(48)，用于将增益为1/L1的积分控制器(48)输出的逆变器侧电感电流(i1)和极性取负的增益为1/Lg的积分控制器(410)输出的网侧电感电流(i2)加和输出滤波电容电流(ic)的第五比较点(49)；还包括有依次串接的：用于将电网电压(ug)和极性取负的增益为1/C的积分控制器(412)输出的输出滤波电路电容电压(uc)加和的第六比较点(411)，增益为1/Lg的积分控制器(410)；所述增益为1/Lg的积分控制器(410)的输出分两路：第一路极性取负后连接至第五比较点(49)的另一个输入端，第二路极性取负后连接至第一比较点(41)的另一个输入端；所述第五比较点(49)的输出分两路：一路极性取负后连接至第三比较点(44)的另一个输入端，另一路直接连接至增益为1/C的积分控制器(412)的输入端；所述增益为1/C的积分控制器(412)的输出分两路：一路性取负后连接至第四比较点(47)的另一个输入端，另一路性取负后连接至第六比较点(411)的另一个输入端。3.根据权利要求1所述的一种多功能新能源并网逆变器，其特征在于，所述抑制直流分量单元(5)包括连接在所述电流跟踪控制单元(4)上的增益为KI的积分控制器(51)，所述增益为KI的积分控制器(51)的输入端连接在增益为1/Lg的积分控制器(410)的输出端上，作为增益为1/Lg的积分控制器(410)的输出第三路，所述增益为KI的积分控制器(51)的输出端极性取负后连接至第二比较点(43)的另一个输入端，所述第二比较点(43)用于将比例谐振控制器(42)输出的信号和极性取负的增益为KI的积分控制器(51)输出的信号进行加和。4.根据权利要求1所述的一种多功...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔祥玉，肖杰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12