一种多台并网逆变器并联运行系统技术方案

本发明专利技术提供一种多台并网逆变器并联运行系统，包括：N台逆变器，所述N‑1台逆变器并联连接有电网，所述N‑1台逆变器对应设置于N‑1个功率单元内，所有的功率单元并联连接有电网；所述每个功率单元包括一台逆变器，所述一台逆变器通过一个Boost变换器连接一个光伏阵列；所述每台逆变器之间通过无互联线并联方式进行相互连通；所述第N台逆变器的输入端连接第N个光伏阵列，所述的第N组光伏阵列的输出端串接功率二极管后，用于有源滤波的三相IPM逆变桥输入，输出接L滤波器，组成并联型有源滤波装置；还包括控制单元，所述控制单元用于控制上述工作于有源滤波状态的第N台逆变器。将第N台逆变器直接运行于有源滤波状态，滤除谐波，向电网注入干净的电能。

【技术实现步骤摘要】
一种多台并网逆变器并联运行系统
本专利技术属于微网多逆变器并联控制和分布式发电
，具体涉及一种多台并网逆变器并联运行系统，主要应用在微电网中的应用。
技术介绍
随着全世界对能源的需求日益增长，分布式能源发电在能源结构中的作用变得尤为重要，越来越多的采用电力电子技术的输配电设备，越来越多的新型负荷不断出现。并网逆变器作为分布式发电系统与电网的接口装置，需要解决一系列的技术挑战。单台逆变器实现宽电压输入范围和高电压大功率等特性，但是受电力电子器件功率的限制，无法满足大规模的分布式用电场合。并网逆变器输出电流谐波较大，会污染电网，降低电能质量（主要在于电流的总谐波畸变率）。如何实现大功率的并网逆变器接入电网，并且给电网注入干净的电能，是一个急需解决的问题。
技术实现思路
为了实现大规模分布式能源利用大功率逆变器接入电网和给电网注入清洁电能的目标，本专利技术提供一种多台并网逆变器并联运行系统，其中系统包括N台逆变器，前N-1台并联运行进行正常并网发电，但是由于多机并联运行，输出的电流谐波较大，因此将第N台逆变器直接运行于有源滤波状态，滤除谐波，向电网注入干净的电能。利用N-1台逆变器并联使用，满足宽电压输入范围和高电压大功率的要求，具有交流冗余发电的优势，增加并网的可靠性。逆变器多机并联运行，注入电网电流波形较差，将第N台并网逆变器作为有源滤波装置使用，达到向电网注入干净且大功率电能的目标。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多台并网逆变器并联运行系统，包括：N台逆变器，所述N-1台逆变器并联连接有电网，所述N-1台逆变器对应设置于N-1个功率单元内，所述所有的功率单元并联连接有电网；所述每个功率单元包括一台逆变器，所述一台逆变器通过一个Boost变换器连接一个光伏阵列；所述每台逆变器之间通过无互联线并联方式进行相互连通；所述第N台逆变器的输入端连接第N个光伏阵列，所述的第N组光伏阵列的输出端串接功率二极管后，用于有源滤波的三相IPM逆变桥输入，输出接L滤波器，组成并联型有源滤波装置；还包括控制单元，所述控制单元用于控制上述工作于有源滤波状态的第N台逆变器，以使所述第N台逆变器补偿所有N-1台逆变器并联运行逆变输出的电流谐波。在本专利技术的一个优选实施例中，所述系统实时检测N-1台逆变器的并联点与电网之间的谐波，并将其反极性后作为有源滤波装置的指令电流，由电流控制器控制并联至有源滤波装置的网侧，以补偿电网电流的谐波。在本专利技术的一个优选实施例中，利用基于无互联的下垂控制实现前N-1台逆变器并网并联运行，实现等容逆变器均分注入电网功率和不等容逆变器按下垂系数反比功率分配。在本专利技术的一个优选实施例中，所述光伏阵列由m串n并构成的太阳能电池板组成。在本专利技术的一个优选实施例中，所述每台逆变器包括依次连接的三相IPM逆变桥、LCL滤波模块、和交流接触器。在本专利技术的一个优选实施例中，所述光伏阵列的输出端串接功率二极管后，经过Boost变换器实现最大功率跟踪后，输入给三相IPM逆变桥，三相IPM逆变桥输出端与LCL滤波模块连接，再经过交流接触器与电网连接。在本专利技术一个优选实施例中，所述控制单元包括DSP控制系统，检测电路以及驱动电路，所述DSP控制系统控制所有组件，并通过驱动电路将控制指令输入至功率单元，所述检测电路用于将实际的电压电流转换到DSP控制芯片的AD可以采集的范围。在本专利技术一个优选实施例中，所述DSP控制系统还包括AD单元、PWM单元以及控制指令单元，所述AD单元实时检测所观察的变量，与给定值作比较，将偏差量经过控制指令单元，输出占空比，利用PWM单元生成驱动信号送至驱动电路。在本专利技术一个优选实施例中，还包括辅助电源，所述辅助电源采用开关电源，负责给整个控制单元供电。通过以上技术方案，本专利技术的技术效果在于：（1）将整个光伏电站的光伏电池板进行分组，按光伏陈列进行MPPT控制，可以避免光照阴影、不同规格以及不同朝向等引起的失配问题。（2）利用基于无互联线下垂控制的多逆变器并联，多台之间互相冗余，可以增强系统的稳定性，同时提高整个系统的装机容量。（3）利用系统中的一台逆变器做APF功能运行，可以滤除多级并联产生的电流谐波，向系统注入干净的电能。附图说明附图1是本专利技术的整体结构框图。附图2是本专利技术的光伏阵列的排布图。附图3是本专利技术的最大功率跟踪原理图。附图4是本专利技术的基于下垂控制的控制框图。附图5是本专利技术的并联型APF控制框图。附图6是本专利技术的采样电路原理及连接图。具体实施下面将结合本专利技术专利的附图，对涉及的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1：本专利技术的核心是提供一种具有APF功能的多台并网逆变器并联运行控制系统及方法。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术专利作进一步的详细说明。本专利技术的第一方面的实施例提供了一种控制系统，用于微网多逆变器并联控制和分布式发电
，具体涉及一种具有APF功能的多台并网逆变器并联运行控制系统，附图1为本专利技术提供的一种具有APF功能的多台并网逆变器并联运行控制系统的结构框图。该系统由N组光伏阵列、N-1组Boost变换器、N组三相IPM逆变桥、N-1组LCL滤波模块、1组L滤波模块和N组交流接触器等组成，N-1组光伏并网逆变器并联运行实现大规模光伏组件共同向电网输出功率，同时第N组光伏并网逆变器扮演APF的角色（具有电流源特性，向电网注入补偿电流，并抵消谐波产生的谐波电流，使电网电流为正弦波），补偿N-1台光伏并网逆变器并联运行所带来的谐波问题，最后达到向电网注入干净的电能。光伏阵列作为一次能源，给整个系统提供能量；前级Boost变换器用于升压和光伏阵列最大功率跟踪；三相IPM逆变桥负责进行交直流变换；L和LCL滤波器用于滤除电流中的高次谐波；交直流接触器用于控制通断；每个光伏阵列采用5串10并的SuntechPowerSTP200-18-UB-1，光伏阵列的排布见附图2，每个光伏阵列功率为10kW,且每个阵列互补相连，直接与对应的前级Boost变换器相连。例如：一共100组光伏陈列，前99组用于正常的并网发电，最后一组给APF提供能量来源。其中控制系统模块由DSP28335控制系统，检测模块和驱动模块组成，DSP控制模块作为整个控制系统的核心，对系统进行AD采样，输出控制的PWM信号，软件保护，以及在不同工作环境下的控制算法切换。DSP控制系统由PWM单元、AD单元、保护单元和控制算法单元组成，其中PWM单元产生占空比可变的PWM，AD单元用于数字和模拟信号采样，保护单元包括交直流过压或者过流以及过温保护，控制算法单元用于执行核心控制算法；电压电流检测电路负责将交直流电压或者电流转换到AD口可以直接采样的范围；驱动电路负责将DSP的PWM单元输出的信号进行隔离放大到可以驱动IPM的功率；辅助电源用于给整个控制系统供电。连接关系见附图6所示。所述的检测电路采用直流电压霍尔传感器（VSM025A）、直流电流霍尔传感器（HDC-10SY）、交流电压互感器（DL-PT202H1）、交流电流霍尔传感器（HX-10-P）运算放大器信号调理电路，将实际的电压、电流值转换为DSP控制芯片可以采样的电压范围。霍尔传感器利用磁生电的原理，将大信号转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多台并网逆变器并联运行系统，其特征在于，包括：N台逆变器，所述N‑1台逆变器并联连接有电网，所述N‑1台逆变器对应设置于N‑1个功率单元内，所述所有的功率单元并联连接有电网；所述每个功率单元包括一台逆变器，所述一台逆变器通过一个Boost变换器连接一个光伏阵列；所述每台逆变器之间通过无互联线并联方式进行相互连通；所述第N台逆变器的输入端连接第N个光伏阵列，所述的第N组光伏阵列的输出端串接功率二极管后，用于有源滤波的三相IPM逆变桥输入，输出接L滤波器，组成并联型有源滤波装置；还包括控制单元，所述控制单元用于控制上述工作于有源滤波状态的第N台逆变器，以使所述第N台逆变器补偿所有N‑1台逆变器并联运行逆变输出的电流谐波。

【技术特征摘要】
1.一种多台并网逆变器并联运行系统，其特征在于，包括：N台逆变器，所述N-1台逆变器并联连接有电网，所述N-1台逆变器对应设置于N-1个功率单元内，所述所有的功率单元并联连接有电网；所述每个功率单元包括一台逆变器，所述一台逆变器通过一个Boost变换器连接一个光伏阵列；所述每台逆变器之间通过无互联线并联方式进行相互连通；所述第N台逆变器的输入端连接第N个光伏阵列，所述的第N组光伏阵列的输出端串接功率二极管后，用于有源滤波的三相IPM逆变桥输入，输出接L滤波器，组成并联型有源滤波装置；还包括控制单元，所述控制单元用于控制上述工作于有源滤波状态的第N台逆变器，以使所述第N台逆变器补偿所有N-1台逆变器并联运行逆变输出的电流谐波。2.根据权利要求1所述的一种多台并网逆变器并联运行系统，其特征在于，所述系统实时检测N-1台逆变器的并联点与电网之间的谐波，并将其反极性后作为有源滤波装置的指令电流，由电流控制器控制并联至有源滤波装置的网侧，以补偿电网电流的谐波。3.根据权利要求1或2所述的一种多台并网逆变器并联运行系统，其特征在于，利用基于无互联的下垂控制实现前N-1台逆变器并网并联运行，实现等容逆变器均分注入电网功率和不等容逆变器按下垂系数反比功率分配。4.根据权利要求1所述的一种多台并网逆变器并联运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王素娥，吴永斌，郝鹏飞，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61