一种并网逆变器及其交流输出滤波方法技术

本发明专利技术提供一种并网逆变器及其交流输出滤波方法。该并网逆变器包括：交流输出滤波器，包括并联的多个可切换的滤波模块，其中每个滤波模块的功率容量为并网逆变器的不同输出功率；监测模块，用于对并网逆变器的交流输出电压和电流进行实时监测；和控制电路，其用于根据监测到的电压和电流计算并网逆变器的输出功率，并根据所计算的输出功率所属的功率等级控制切换到具有与该功率等级相应的功率容量的滤波模块，所述功率等级根据所述多个滤波模块的功率容量而划分。通过本发明专利技术，无论并网逆变器的输出功率如何，并网逆变器的输出电流波形的ＴＨＤ均可满足相关标准的要求，并提高了并网逆变器在低负载率情况下的转换效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及并网逆变器
，尤其涉及。
技术介绍
随着并网发电技术的广泛应用，并网逆变器的输出电能质量得到了电网公司更 多的关注。为了降低并网输出谐波，提高电能质量，国内外光伏发电标准(如UL1741、 IEEE929-2000)中均对并网电流各次谐波及总谐波含量都提出了严格的要求。影响并网电 流谐波的因素有很多，本文主要讨论并网逆变器的交流输出滤波方式对并网电流谐波的影 响。目前，并网逆变器的输出滤波器都是针对并网逆变器自身的额定输出功率所设计 的。当并网逆变器输出功率在额定功率时，并网逆变器的输出电流波形的谐波畸变率可以 很好地满足并网逆变器相关标准的要求。但在轻载情况下，尤其是负载率低于25%以下、逆 变器输出功率远低于额定功率时，存在以下两个严重问题(1)由于在低负载率情况下，调制比很低，开关占空比很小，导致并网电流谐波含 量严重超标，对电网造成较大的谐波污染；(2)在轻载情况下，由于滤波器空载损耗占的比重增加，使逆变器的转换效率也大 幅降低。这种问题对于光伏并网逆变器尤其严重。由于一天中日照强度的自然变化，光伏 并网逆变器在一天的大部分时间都工作在较低的负载率下。在这种情况下，如上所述，存在 并网电流谐波含量超标和转换效率降低的问题，从而降低了输出电能质量。但是，目前尚缺 乏对于这种问题的解决方案。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供，以使得 并网逆变器即使在低负载率情况下其输出电流波形的总谐波畸变率(THD)也能满足相关 标准的要求，并使得并网逆变器在低负载率情况下的转换效率得到提高。为了实现以上目的，本专利技术提供一种并网逆变器，包括交流输出滤波器，其包括 并联的多个可切换的滤波模块，其中每个滤波模块的功率容量为并网逆变器的不同输出功 率；监测模块，其与并网逆变器的交流输出端连接，用于对并网逆变器的交流输出电压和电 流进行实时监测；和控制电路，其连接在监测模块和交流输出滤波器之间，用于根据通过监 测模块监测到的电压和电流计算并网逆变器的输出功率，并根据所计算的输出功率所属的 功率等级控制切换到具有与该功率等级相应的功率容量的滤波模块，所述功率等级根据所 述多个滤波模块的功率容量而划分。优选地，所述滤波模块每个包括串联的LC或LCL交流滤波器和第一交流接触器， 所述LC或LCL交流滤波器中的滤波电容支路包括串联的滤波电容和第二交流接触器，所述控制电路通过控制各个滤波模块中所包括的第一交流接触器和第二交流接触器的通断来 控制切换到所述滤波模块。优选地，所述监测模块对并网逆变器的并网条件进行实时监测，如果并网条件不 满足，则控制电路控制切断所述交流输出滤波器中的所有滤波模块，如果并网条件满足，则 控制电路执行所述计算和控制步骤。优选地，根据并网逆变器输出功率的范围跨度和并网逆变器对最低负载率情况下 的谐波要求选取所述滤波模块的数量。相应地，本专利技术提供一种并网逆变器的交流输出滤波方法，所述并网逆变器包括 交流输出滤波器，该交流输出滤波器包括并联的多个可切换的滤波模块，其中每个滤波模 块的功率容量为并网逆变器的不同输出功率，所述滤波方法包括对并网逆变器的交流输 出电压和电流进行实时监测；根据监测到的电压和电流计算并网逆变器的输出功率；和根 据所计算的输出功率所属的功率等级控制切换到具有与该功率等级相应的功率容量的滤 波模块，所述功率等级根据所述多个滤波模块的功率容量而划分。优选地，在所述滤波模块每个包括串联的LC或LCL交流滤波器和第一交流接触器 并且所述LC或LCL交流滤波器中的滤波电容支路包括串联的滤波电容和第二交流接触器 的情况下，通过控制各个滤波模块中所包括的第一交流接触器和第二交流接触器的通断来 控制切换到所述滤波模块。优选地，该方法还包括对并网逆变器的并网条件进行实时监测，如果并网条件不 满足，则控制切断所述交流输出滤波器中的所有滤波模块，如果并网条件满足，则执行所述 计算和控制步骤。优选地，该方法还包括根据并网逆变器输出功率的范围跨度和并网逆变器对最 低负载率情况下的谐波要求选取所述滤波模块的数量。从以上技术方案可看出，本专利技术根据并网逆变器的不同输出功率，在并网逆变器 的交流输出滤波器中并联有多个按照不同功率等级设计的滤波模块，并根据并网逆变器的 实时输出功率在这多个滤波模块之间进行相应的切换，从而使得无论并网逆变器的输出功 率如何，并网逆变器的输出电流波形的THD均可满足相关标准的要求，并且有效地提高了 并网逆变器在低负载率情况下的转换效率。附图说明图1是现有的三相全桥光伏并网逆变器的系统结构图；图2是根据本专利技术实施例的三相全桥光伏并网逆变器的系统结构图；图3是根据本专利技术实施例的并网逆变器交流输出滤波方法的流程图；图4是根据现有技术的单滤波方式和根据本专利技术的双滤波方式的THD对比图；图5是根据现有技术的单滤波方式和根据本专利技术的双滤波方式的转换效率对比 图。具体实施例方式以下，将参照附图和实施例对本专利技术进行描述。在以下描述中，将以三相全桥光 伏并网逆变器作为示例进行说明，但是，应该理解，本专利技术并不限于三相全桥光伏并网逆变器，而是可同样地应用于任何类型的并网逆变器。图1是现有的三相全桥光伏并网逆变器的系统结构图。如图1所示，该光伏并网 逆变器包括PV电池板10、直流滤波器20、三相全桥电路30和交流输出滤波器40四个部 分，其中，交流输出滤波器40的输入端与三相全桥电路30的输出端(即，并网逆变器的交 流输出端)连接，交流输出滤波器40的输出端作为光伏并网逆变器的输出端接入电网。在 现有技术中，交流输出滤波器中仅包括一个根据并网逆变器的额定输出功率设计的滤波模 块，例如一个LC或LCL滤波器。图2是根据本专利技术实施例的三相全桥光伏并网逆变器的系统结构图。如图2所示， 该光伏并网逆变器的交流输出滤波器40由两个不同功率容量的滤波模块，即，滤波模块A 和滤波模块B并联构成，其中，滤波模块A由交流滤波器A和交流接触器Ka2串联构成，交流 滤波器A中的电容支路由电容Cl和交流接触器Kai串联构成；滤波模块B由交流滤波器B 和交流接触器Kb2串联构成，交流滤波器B中的电容支路由电容C2和交流接触器Kbi串联构 成。这里，定义滤波模块A为辅助滤波模块，定义滤波模块B为主滤波模块。在仅包括两个并联滤波模块的情况下，主滤波模块(即，滤波模块B)的功率容量 设计为光伏并网逆变器的额定输出功率，辅助滤波模块(即，滤波模块A)的功率容量通常 可设计为光伏并网逆变器的额定输出功率的15% _30%。例如，对于额定输出功率为500kw 的并网逆变器，可根据100kw(即，额定功率的20% )的功率容量来设计滤波模块A的电感 Ll和电容Cl的参数，然后再根据电容Cl的电流大小，选取与电容Cl串联的交流接触器Kai 的型号，交流接触器Ka2的型号则根据并网逆变器的输出电流值的大小来选取。为了实现各个滤波模块之间的切换，如图2所示，根据本专利技术的光伏并网逆变器 还包括监测模块50和控制电路60，其中，监测模块50与并网逆变器的交流输出端连接，用 于对并网逆变器的交流输出电压和电流进行实时监测；控制电路60连接在监测模块50和 交流输出滤波器40之间，用于根据通过监测模块50监测到的电压和电流计算并网逆变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并网逆变器，包括：交流输出滤波器，其包括并联的多个可切换的滤波模块，其中每个滤波模块的功率容量为并网逆变器的不同输出功率；监测模块，其与并网逆变器的交流输出端连接，用于对并网逆变器的交流输出电压和电流进行实时监测；和控制电路，其连接在监测模块和交流输出滤波器之间，用于根据通过监测模块监测到的电压和电流计算并网逆变器的输出功率，并根据所计算的输出功率所属的功率等级控制切换到具有与该功率等级相应的功率容量的滤波模块，所述功率等级根据所述多个滤波模块的功率容量而划分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟增，阮少华，张新涛，
申请(专利权)人：特变电工新疆新能源股份有限公司，特变电工西安电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：65[中国|新疆]