具有无功支撑的逆变系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及具有无功支撑的逆变系统及其控制方法，涉及电网调度领域。逆变系统包括逆变桥、电感以及控制器；逆变桥包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关以及第四功率开关；电感连接在逆变桥与电网之间；控制器用以在每个工频周期的第一时间段内，控制第二功率开关和第三功率开关均导通，或者第一功率开关和第四功率开关均导通，其中第一时间段为电网的电流变为零的时刻到电网的电压变为零的时刻，并且在第一时间段内电网的电流与电网的电压反相，使得无功功率存储在电感中。本发明专利技术能够在节省大容量的电解电容的情况下实现电网的无功支撑，节省了系统的体积和成本。节省了系统的体积和成本。节省了系统的体积和成本。

【技术实现步骤摘要】
具有无功支撑的逆变系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电网调度领域，尤其涉及一种具有无功支撑的逆变系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]无功支撑是电网调度中对稳定电网提出的一种功能，在并网光伏逆变器中是相对较难的技术点。
[0003]如图1所示，现有的具有无功支撑的逆变系统包括变换器11、电容Cbus、逆变桥12以及滤波器13。变换器11的输入端用于接收光伏组件输出的电压PV+及PV
‑
；逆变桥12的输入端连接变换器11的输出端；滤波器13的输入端连接逆变桥12的输出端；滤波器13的输出端连接电网；母线电容Cbus并联连接在变换器11的输出端，其中母线电容为大容量的电解电容，其容值为几十uF到几百uF。
[0004]结合图1和图2，通过控制逆变桥12的功率开关，使得电网的电压Vac和电流Iac之间存在相位差，即电压Vac和电流Iac不同相。如图2所示，在t10时间段内，电压Vac>0，电流Iac>0，输出功率，此时逆变桥12对电网输出功率；在t11时间段内，电压Vac>0，电流Iac<0，输出功率，逆变桥12不再对电网输出功率，而是从电网吸收功率；在t12时间段内，电压Vac<0，电流Iac<0，输出功率，此时逆变桥12对电网输出功率；在t13时间段内，电压Vac<0，电流Iac>0，输出功率，逆变桥12不再对电网输出功率，而是从电网吸收功率；因此需要有电容Cbus来吸收这部分功率，这部分功率就是无功功率，可见在一个工频周期内会存在两次无功功率吸收，不利于无功功率的计算和控制。
[0005]如图1所示，当电压Vac和电流Iac不同相时，电流Iac反向流入母线电容Cbus，通过母线电容Cbus存储无功功率，从而实现对电网的无功支撑。
[0006]对于没有大的母线电容的逆变桥，则没办法做无功支撑。因此，如何在没有大的母线电容的情况下实现电网的无功支撑，是电网调度领域一直关注的热点问题之一。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种具有无功支撑的逆变系统及其控制方法，能够在节省了大容量的电解电容的情况下实现电网的无功支撑，节省了系统的成本以及体积。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供一种具有无功支撑的逆变系统，包括：逆变桥，包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关以及第四功率开关；所述第一功率开关的第一端与所述第四功率开关的第一端相连接，所述第一功率开关的第二端与所述第二功率开关的第一端相连接，所述第四功率开关的第二端与所述第三功率开关的第一端相连接，所述第二功率开关的第二端与所述第三功率开关的第二端相连接；电感，连接在所述逆变桥与电网之间；以及控制器，分别与所述第一功率开关的控制端、所述第二功率开关的控制端、所述第
三功率开关的控制端以及所述第四功率开关的控制端连接，用于在每个工频周期的第一时间段内，控制所述第二功率开关和所述第三功率开关均导通，或者控制所述第一功率开关和所述第四功率开关均导通，其中所述第一时间段为所述电网的电流变为零的时刻到所述电网的电压变为零的时刻，并且在所述第一时间段内所述电网的电流和所述电网的电压反相，使得所述无功功率存储在所述电感中。
[0009]可选地，所述控制器用于根据所述逆变系统需要发出的无功量控制所述第一时间段之前的第三时间段的时长，其中在所述第三时间段内所述电网的电压和电流同相，且所述电网的电流为一个馒头波。
[0010]可选地，所述控制器用于在所述第一时间段之后的第二时间段内，控制所述第二功率开关和所述第三功率开关均导通，或者控制所述第一功率开关和所述第四功率开关均导通，使得所述电感存储的无功功率反馈到所述电网，其中所述第二时间段为从所述电网的电压过零的时刻到所述电网的电流过零的时刻。
[0011]可选地，所述电感连接在所述第一功率开关的第二端和所述电网的第一端之间；或者所述电感连接在所述第四功率开关的第二端和所述电网的第二端之间。
[0012]可选地，所述电感包括第一电感和第二电感，所述第一电感连接在所述第一功率开关的第二端和所述电网的第一端之间；所述第二电感连接在所述第四功率开关的第二端和所述电网的第二端之间。
[0013]可选地，所述逆变系统还包括滤波电容，所述滤波电容连接在所述第一功率开关的第一端与所述第二功率开关的第二端之间，所述滤波电容的容值为几十nF至几百nF。
[0014]可选地，所述滤波电容为薄膜电容、高压陶瓷电容或者高分子聚合物电容。
[0015]可选地，在所述第一时间段之前的第三时间段内，所述控制器用于通过输出控制所述第一功率开关和所述第三功率开关的高频开关控制信号，或者控制所述第二功率开关和所述第四功率开关的高频开关控制信号，以控制所述第三时间段的时长。
[0016]可选地，逆变系统还包括变换器，所述变换器的输入端连接外部电源，所述变换器的输出端连接所述逆变桥的输入端，所述控制器连接所述变换器的功率开关。
[0017]可选地，在所述第一时间段之后的第三时间段内，所述控制器通过输出控制所述变换器的功率开关的开关控制信号，控制所述第三时间段的时长。
[0018]可选地，所述变换器为flyback、LLC、buck、或者boost。
[0019]可选地，所述逆变桥还包括第五功率开关和第六功率开关；所述第五功率开关的第一端与所述第四功率开关的第一端连接，所述第五功率开关的第二端与所述第六功率开关的第一端连接，所述第六功率开关的第二端与所述第三功率开关的第二端连接；所述控制器分别与所述第五功率开关的控制端和所述第六功率开关的控制端连接。
[0020]基于同一专利技术构思，本专利技术还提供一种具有无功支撑的逆变系统的控制方法，所述逆变系统包括：逆变桥、电感和控制器；所述逆变桥包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关以及第四功率开关；所述第一功率开关的第一端与所述第四功率开关的第一端相连接，所述第一功率开关的第二端与所述第二功率开关的第一端相连接，所述第四功率开关的第二端与所述第三功率开关的第一端相连接，所述第二功率开关的第二端与所述第三功率开关的第二端相连接；所述电感连接在所述逆变桥和电网之间；所述控制器分别与所述第一功率开关、所述第二功率开关、所述第三功率开关和所述第四功率开关相连接；所
述控制方法包括：在每个工频周期的第一时间段内，控制所述第二功率开关和所述第三功率开关均导通，或者控制所述第一功率开关和所述第四功率开关均导通，其中所述第一时间段为所述电网的电流变为零的时刻到所述电网的电压变为零的时刻，并且在所述第一时间段内所述电网的电流和所述电网的电压反相，使得所述无功功率存储在所述电感中。
[0021]可选地，根据所述逆变系统需要法出的无功量控制位于所述第一时间段之前的第三时间段的时长，其中在所述第三时间段内所述电网的电压和电流同相，且所述电网的电流为一个馒头波。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有无功支撑的逆变系统，其特征在于，包括：逆变桥，包括第一功率开关、第二功率开关、第三功率开关以及第四功率开关；所述第一功率开关的第一端与所述第四功率开关的第一端相连接，所述第一功率开关的第二端与所述第二功率开关的第一端相连接，所述第四功率开关的第二端与所述第三功率开关的第一端相连接，所述第二功率开关的第二端与所述第三功率开关的第二端相连接；电感，连接在所述逆变桥与电网之间；以及控制器，分别与所述第一功率开关的控制端、所述第二功率开关的控制端、所述第三功率开关的控制端以及所述第四功率开关的控制端连接，用于在每个工频周期的第一时间段内，控制所述第二功率开关和所述第三功率开关均导通，或者控制所述第一功率开关和所述第四功率开关均导通，其中所述第一时间段为所述电网的电流过零的时刻到所述电网的电压过零的时刻，并且在所述第一时间段内所述电网的电流与所述电网的电压反相，使得无功功率存储在所述电感中。2.根据权利要求1所述的具有无功支撑的逆变系统，其特征在于，所述控制器用于根据所述逆变系统需要发出的无功量控制位于所述第一时间段之前的第三时间段的时长，其中在所述第三时间段内所述电网的电压和电流同相，且所述电网的电流为一个馒头波。3.根据权利要求1所述的具有无功支撑的逆变系统，其特征在于，所述控制器用于在所述第一时间段之后的第二时间段内，控制所述第二功率开关和所述第三功率开关均导通，或者控制所述第一功率开关和所述第四功率开关均导通，使得所述电感存储的无功功率反馈到所述电网，其中所述第二时间段为从所述电网的电压过零的时刻到所述电网的电流过零的时刻。4.根据权利要求1所述的具有无功支撑的逆变系统，其特征在于，所述电感连接在所述第一功率开关的第二端和所述电网的第一端之间；或者所述电感连接在所述第四功率开关的第二端和所述电网的第二端之间。5.根据权利要求1所述的具有无功支撑的逆变系统，其特征在于，所述电感包括第一电感和第二电感，所述第一电感连接在所述第一功率开关的第二端和所述电网的第一端之间；所述第二电感连接在所述第四功率开关的第二端和所述电网的第二端之间。6.根据权利要求1所述的具有无功支撑的逆变系统，其特征在于，还包括滤波电容，所述滤波电容连接在所述第一功率开关的第一端与所述第二功率开关的第二端之间，所述滤波电容的容值为几十nF至几百nF。7.根据权利要求6所述的具有无功支撑的逆变系统，其特征在于，所述滤波电容为薄膜电容、高压陶瓷电容或者高分子聚合物电容。8.根据权利要求2所述的具有无功支撑的逆变系统，其特征在于，在所述第三时间段内，所述控制器通过输出控制所述第一功率开关和所述第三功率开关的高频开关控制信号，或者控制所述第二功率开关和所述第四功率开关的高频开关控制信号，以控制所述第三时间段的时长。9.根据权利要求2所述的具有无功支撑的逆变系统，其特征在于，还包括变换器，所述变换器的输入端连接外部电源，所述变换器的输出端连接所述逆变桥的输入端，所述控制器连接所述变换器的功率开关。10.根据权利要求9所述的具有无功支撑的逆变系统，其特征在于，在所述第三时间段
内，所述控制器通过输出控制所述变换器的功率开关的开关控制信号，控制所述第三时间段的时长。11.根据权利要求9所述的具有无功支撑的逆变系统，其特征在于，所述变换器为flyback、LLC、buck、或者boost。12.根据权利要求1所述的具有无功支撑的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑崇峰，邓志江，李春涛，彭健，
申请(专利权)人：麦田能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：