[发明专利]光伏逆变器接入点电压多过零点相位检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于线路电感的光伏逆变器接入点电压多过零点相位检测方法。

背景技术

光伏逆变器一般工作在最大功率跟踪(MPPT)状态，此时其输出电流跟踪电网交流电压的相位并保持同步，理想功率因数为1。为保证光伏逆变器的最大输出功率状态，其输出电流必须准确跟踪电网电压的相位。光伏逆变单元一般通过检测三相电压过零点的方式来实现电流与电压的相位同步，具有实时性好、跟踪迅速等优点。但实际线路电感并不为零，对于高频电力电子开关电路，其感抗远大于电阻，可近似为纯感抗。光伏逆变单元除含输出电感外，与电网之间还存在连接线路电感，因电流处于开关状态，将在线路电感上形成带有纹波的开关电压，致使光伏逆变器接入点的交流采样电压不再具有光滑的正弦波形。尤其当光伏逆变器的输出电流较大时，开关电压峰-峰值甚至超过网侧电压峰-峰值，且造成在一个周期内可能存在多个电压过零点。此时采用传统的检测电压过零点位置的方法来确定电压相位已不再有效，即使增加前置低通滤波器也不能完全消除开关电压的影响，且造成电压相位变化，检测误差较大。也有的光伏逆变单元采用锁相环(PLL)技术检测电网电压相位，尽管该方式可准确跟踪电网的频率，但并不能实现电压相位的准确跟踪。

就目前文献所见，针对线路电感与逆变器开关过程的交互耦合影响，尚未有非常有效的光伏逆变器接入点电压相位的检测方法，以实现光伏逆变器输出电流与电网电压的准确同步。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种方法简便、运算量小、可有效检测和计算电网电压实际过零点的基于线路电感的光伏逆变器接入点电压多过零点相位检测方法，以确定其工作相位，最终实现基于线路电感的光伏逆变器输出电流与电网电压的准确同步。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种光伏逆变器接入点电压多过零点相位检测方法，将光伏逆变器接入电网后，受线路电感和带纹波的开关电压综合影响，经采样得到的接入点电压波形将必然出现多个过零点区域；这些多过零点区域关于实际电网电压的过零点呈现左右严格对称的独有特征，通过计算这些过零点区域的范围和时间间隔后，取其中心点即可计算得到实际电网电压的过零点；再根据当前时刻与实际电网电压过零点之间的时间间隔，可准确获得当前时刻的电网电压相位。

确定电网电压实际过零点的具体过程为：

1)以常用方法设置好一般的过零点捕获方式，针对光伏逆变器接入点电压的采样波形开始进行过零点检测；

2)检测到第一个过零点，记为时刻点t1；表明此时检测区域已进入过零点区域范围；

3)检测下一个过零点，判断与上一个过零点的间距是否大于设定时间值；如果不是，记时刻点为t2，则说明仍然处于本过零点区域范围之内，返回步骤3)；如果是，说明这一个过零点已是下一个过零点区域的起始过零点，则转入下一步骤；

4)计算最近的电网电压实际过零点时刻为(t1+t2)/2；

5)重新设置本次过零点时刻为t1；

6)确定实际电网电压的过零点相位；判断本次过零点与上一个过零点之间的接入点电压采样值是否为正，如果是，则计算出的电网电压过零点时刻相位为0度，然后转入步骤3)；如果不是，则计算出的电网电压过零点时刻相位为180度，然后返回步骤3)。

本发明的有益效果是：可实现对电网电压实际相位的准确计算与跟踪。光伏逆变器接入到含有线路电感的电网中，需要通过测量接入点电压相位使得输出电流与电网电压相位同步。但因开关纹波电压的影响，造成采样得到的接入点电压在实际电网电压的过零点附近存在多个过零点区域，难以确定电压相位，导致不能有效实现光伏逆变器的输出电流与电网电压的准确同步。本发明通过采样光伏逆变器接入点的电压波形并检测出它的多过零点区域，利用其多过零点区域关于实际电网电压过零点左右严格对称的独有特征，取多过零点区域的中心时刻即可通过计算准确界定实际电网电压的过零点及其相位。针对含有较大线路电感的光伏逆变器的并网技术，本发明彻底克服了线路电感和光伏逆变器开关过程的交互影响，解决了因多过零点现象而难以准确检测电网电压相位的难题，易于实现光伏逆变器输出电流与电网电压的准确同步，以保证光伏发电单元工作在最大功率输出状态。

附图说明

图1为光伏逆变单元等效电路；

图2a为接入点采样电压与电网电压仿真波形中，接入点采样电压与电网电压图；

图2b为接入点采样电压与电网电压仿真波形中，单开关周期内的接入点采样电压与电网电压；