一种光伏并网逆变器无功补偿方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种光伏并网逆变器无功补偿方法及系统，根据逆变采样电流信号乘以市电相位的余弦，然后通过所述滤波器滤除二次谐波信号，提取所述输出无功电流信号中的第一直流信号，将所述交流无功给定参考信号乘以市电相位的余弦，然后通过所述滤波器滤除二次谐波信号，提取所述输出无功电流信号中的第二直流信号，根据数学建模推导，当反馈值与给定值实现无静差时，实现无功的闭环调节。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏并网逆变器无功补偿方法及系统
本专利技术涉及光伏并网逆变器
，特别涉及一种光伏并网逆变器无功补偿方法及系统。
技术介绍
在一个局部电网环境中，无功功率或功率因素是衡量电网质量的一个重要指标，值得一提的是，在国内，一些工厂用电，功率因素不达标，直接涉及到监管部门的罚款，这就对无功功率控制或功率因素控制精度提出了较高的要求。在并网逆变器应用领域，所发出的电能，首先要求尽量小的污染电网，其次，要具备一定的无功补偿的能力，因此，对并网逆变器而言，几乎所有应用场合，都对无功功率和功率因素提出了可控、可调的要求。现有的技术方案一般为开环无功功率补偿策略，其实现方式相对简单，在单相光伏并网逆变器应用场景中，其基本实现方式为：逆变器并网状态下，在无功电流环给定参考的基础上，叠加一个固定的无功电流误差补偿值，当需要发出容性无功时，叠加容性无功补偿，当需要发出感性无功时，叠加感性无功补偿，同时需根据机器硬件设计的不同，人工测试得到各功率等级的无功电流补偿数据，不具备物理意义，而是通过纯粹的测试，得到补偿值，同时，当发出的无功功率等级不同时，所需的无功补偿值可能还是非线性的数据，给控制环路的设计带来的极大的不确定性，在要求严谨的数学及物理理论来实现并网逆变的场合下，此方法通过人工的手段实现精确的无功功率控制，无功控制误差大、控制结果不理想，在理论上不具备说服力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光伏并网逆变器无功补偿方法及系统，以解决现有的单相光伏并网逆变器无功功率输出和功率因素控制的实现方案精度误差大的问题。本专利技术提供了一种光伏并网逆变器无功补偿方法，所述方法应用于光伏逆变电路，所述光伏逆变电路包括光伏并网逆变器、与所述光伏并网逆变器并联的电容，以及串联于所述光伏并网逆变器与所述电容之间的电感，所述电感与所述电容构成滤波器，所述方法包括：步骤一：使光伏并网逆变器进入并网状态；步骤二：在并网状态初始态，所述光伏并网逆变器根据预设的直流无功电流给定值得到交流无功给定参考信号；步骤三：根据逆变采样电流信号乘以市电相位的余弦，然后通过所述滤波器滤除二次谐波信号，提取所述输出无功电流信号中的第一直流信号，将所述交流无功给定参考信号乘以市电相位的余弦，然后通过所述滤波器滤除二次谐波信号，提取所述输出无功电流信号中的第二直流信号，根据数学建模推导，当反馈值与给定值实现无静差时，实现无功的闭环调节；步骤四：将所述逆变采样电流中提取的第一直流信号和第二直流信号与所述输出无功电流信号的给定参考对象进行PI调节，以输出无功电流补偿值；步骤五：将所述输出无功电流补偿值叠加到设定的无功电流值与流过所述电容的无功电流形成闭环调节。进一步地，所述步骤二的方法包括：将设定的所述直流无功电流给定值Iqset乘以市电相位的余弦，以得到所述交流无功给定参考信号，其表达式为:Iqref(t)＝Iqset·cos(ωt)式1其中Iqref(t)为交流无功给定参考信号，Iqset为直流无功电流给定值，cos(ωt)为市电相位的余弦，t为时间。进一步地，所述步骤三的方法包括：设定逆变总电流给定信号为Iinv(t)，其主要由逆变有功电流信号Idsin(ωt)和逆变无功电流Iqcos(ωt)建立如下等式：Iinv(t)＝Idsin(ωt)+Iqcos(ωt)式2其中Iinv(t)为逆变总电流给定信号，Idsin(ωt)为逆变有功电流信号，Iqcos(ωt)为逆变无功电流；然后将所述交流无功给定参考信号Iqref(t)乘以cos(ωt)得到表达式如下:Iqref(t)·cos(ωt)＝Iqset·cos(ωt)·cos(ωt)式3根据三角函数积化和差公式可得：通过所述滤波器将含有2ω交流信号滤掉得到如下表达式同理所述逆变总电流给定信号乘以cos(ωt)得到如下等式:Iinv(t)·cos(ωt)＝[Idsin(ωt)+Iqcos(ωt)]·cos(ωt)式6根据三角函数积化和差公式可得：也通过所述滤波器的方式将2ω交流信号滤掉得到如下表达式进一步地，所述步骤四的方法包括：由于所述逆变总电流给定信号Iinv(t)和所述交流无功给定参考信号Iqref(t)同乘以cos(ωt)，通过所述滤波器虑除了含有2ω信号，基于理论公式推导可以确认滤波提取后的信号是可以建立等式的，将作为给定；作为反馈，然后经过PI无静差调节器得闭环控制后的无功电流补偿值。本专利技术还提供了一种光伏并网逆变器无功补偿系统，包括光伏并网逆变器、与所述光伏并网逆变器并联的电容，以及串联于所述光伏并网逆变器与所述电容之间的电感，所述电感与所述电容构成滤波器，所述滤波器用于将2ω交流信号滤掉得，其中2ω为2倍角频率的信号。上述光伏并网逆变器无功补偿方法，所述逆变总电流给定信号Iinv(t)和所述交流无功给定参考信号Iqref(t)同乘以cos(ωt)，通过所述滤波器虑除了含有2ω信号，基于理论公式推导可以确认滤波提取后的信号是可以建立等式的，将作为给定，作为反馈，然后经过PI无静差调节器得闭环控制后的无功电流补偿值，然后叠加到给定的无功参考值进行补偿，以达到光伏并网逆变器在并网状态下无功功率精准控制。附图说明图1为本专利技术第一实施例中的光伏并网逆变器无功补偿方法的流程图；图2为本专利技术第一实施例中光伏并网逆变器无功补偿方法的控制框图；图3为本专利技术第一实施例中光伏并网逆变器无功补偿方法的并网逆变控制框图；图4为本专利技术第二实施例中光伏并网逆变器无功补偿系统的逆变拓扑框图。主要元件符号说明：光伏并网逆变器10电感30电容20滤波器100如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干个实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏并网逆变器无功补偿方法，其特征在于，所述方法应用于光伏逆变电路，所述光伏逆变电路包括光伏并网逆变器、与所述光伏并网逆变器并联的电容，以及串联于所述光伏并网逆变器与所述电容之间的电感，所述电感与所述电容构成滤波器，所述方法包括：/n步骤一：使光伏并网逆变器进入并网状态；/n步骤二：在并网状态初始态，所述光伏并网逆变器根据预设的直流无功电流给定值得到交流无功给定参考信号；/n步骤三：根据逆变采样电流信号乘以市电相位的余弦，然后通过所述滤波器滤除二次谐波信号，提取所述输出无功电流信号中的第一直流信号，将所述交流无功给定参考信号乘以市电相位的余弦，然后通过所述滤波器滤除二次谐波信号，提取所述输出无功电流信号中的第二直流信号，根据数学建模推导，当反馈值与给定值实现无静差时，实现无功的闭环调节；/n步骤四：将所述逆变采样电流中提取的第一直流信号和第二直流信号与所述输出无功电流信号的给定参考对象进行PI调节，以输出无功电流补偿值；/n步骤五：将所述输出无功电流补偿值叠加到设定的无功电流值与流过所述电容的无功电流形成闭环调节。/n

【技术特征摘要】
1.一种光伏并网逆变器无功补偿方法，其特征在于，所述方法应用于光伏逆变电路，所述光伏逆变电路包括光伏并网逆变器、与所述光伏并网逆变器并联的电容，以及串联于所述光伏并网逆变器与所述电容之间的电感，所述电感与所述电容构成滤波器，所述方法包括：
步骤一：使光伏并网逆变器进入并网状态；
步骤二：在并网状态初始态，所述光伏并网逆变器根据预设的直流无功电流给定值得到交流无功给定参考信号；
步骤三：根据逆变采样电流信号乘以市电相位的余弦，然后通过所述滤波器滤除二次谐波信号，提取所述输出无功电流信号中的第一直流信号，将所述交流无功给定参考信号乘以市电相位的余弦，然后通过所述滤波器滤除二次谐波信号，提取所述输出无功电流信号中的第二直流信号，根据数学建模推导，当反馈值与给定值实现无静差时，实现无功的闭环调节；
步骤四：将所述逆变采样电流中提取的第一直流信号和第二直流信号与所述输出无功电流信号的给定参考对象进行PI调节，以输出无功电流补偿值；
步骤五：将所述输出无功电流补偿值叠加到设定的无功电流值与流过所述电容的无功电流形成闭环调节。


2.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器无功补偿方法，其特征在于，所述步骤二的方法包括：
将设定的所述直流无功电流给定值Iqset乘以市电相位的余弦，以得到所述交流无功给定参考信号，其表达式为:
Iqref(t)＝Iqset·cos(ωt)式1
其中Iqref(t)为交流无功给定参考信号，Iqset为直流无功电流给定值，cos(ωt)为市电相位的余弦，t为时间。


3.根据权利要求1所述的光伏并网逆变器无功补偿方法，其特征在于，所述步骤三的方法包括：
设定逆变总电流给定信号为Iinv(t)，其主要由逆变有功电流信号Idsin(ωt)和逆变无功电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴良材，王飞飞，王飞，刘三山，廖志刚，于加兴，任其星，卓梅仙，丁永强，
申请(专利权)人：广东省古瑞瓦特新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44