[发明专利]光伏并网系统的无功补偿和谐波抑制的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别涉及一种光伏并网系统的无功补偿和谐波抑制的装置及方法。

背景技术

随着全球范围内能源紧缺问题的日益突出，可再生能源的利用特别是太阳能光伏发电综合利用引起了广泛的重视。

现有光伏发电并网技术只提供给电网有功电能，即将太阳能光伏阵列的直流电能逆变为交流电能馈送给电网，并保证其具有较高的功率因数。而负载的无功电能一般由电网提供，随着光伏发电技术的推广应用，实现光伏发电并网逆变过程中无功功率补偿和谐波抑制技术，可以更好地适应电力系统的并网需要，同时对于减轻电网负担、改善供电质量具有重要意义。

目前，光伏并网系统无功补偿和谐波抑制的关键技术之一是无功电流和谐波电流的检测。下面介绍几种现有技术中的电流采样方法。

采用固定频率滤波器的直接滤波法，存在较为严重的相移和频率漂移问题，且无法直接分离出畸变电流中的基波有功分量；

采用定积分运算的积分分离方法，尽管检测效果好一些，但很难构造所需要的积分器；

采用基于神经元的自适应谐波电流检测方法，虽然电路结构简单、动态响应速度快、检测精度高，但它不是一种常规的方法，实际应用还需做进一步深入研究。

综上所述，目前检测无功电流和谐波电流的方法均存在一定的缺点，因此如何准确快速补偿无功电流和谐波电流是本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光伏并网系统的无功补偿和谐波抑制的装置及方法，能够准确快速检测无功电流和谐波电流，实现无功补偿和谐波抑制。

本发明提供一种光伏并网系统的无功补偿和谐波抑制的装置，包括：电流采集模块、电流分解模块、补偿电流获得模块、电流比较模块、PWM波形产生模块和电流驱动模块；

所述电流采集模块，用于采集滤波隔离单元输出的电流，并将采集到的电流发送给电流分解模块；

所述电流分解模块，用于将采集到的电流利用傅里叶变换公式分解为基波电流分量、谐波电流分量、无功电流分量和有功电流分量；

所述补偿电流获得模块，用于将所述谐波电流分量和所述无功电流分量相加获得补偿电流；

所述电流比较模块，用于将预先设定的指令电流和所述补偿电流进行比较，将比较结果作为所述PWM波形产生模块的输入信号；

所述PWM波形产生模块，用于根据输入的比较结果输出PWM波形；

所述电流驱动模块，用于将PWM波形进行驱动后输出给逆变单元中的各个开关管，以控制所述各个开关管的状态，以使所述滤波隔离单元输出的电流跟踪所述指令电流。

优选地，所述PWM波形产生模块具体为滞环比较器，所述滞环比较器的环宽用H表示，所述指令电流用I1表示，所述补偿电流用I2表示；则

当I1-I2＝H时，滞环比较器的输出信号保持不变；

当I1-I2≥H时，滞环比较器的输出信号将翻转，使控制逆变单元中的左上桥臂开关管的PWM波形由低电平变为高电平，使控制右下桥臂开关管的PWM波形由高电平变为低电平；

当I1-I2≤H时，滞环比较器的输出信号将翻转，使控制逆变单元中的左上桥臂开关管的PWM波形由高电平变为低电平，使控制右下桥臂开关管的PWM波形由低电平变为高电平。

优选地，还包括连接于电流分解模块和补偿电流获得模块之间的低通滤波模块；

所述低通滤波模块，用于将电流分解模块分解出的基波电流分量、谐波电流分量、有功电流分量和无功电流分量进行分离，将谐波电流分量和无功电流分量发送给补偿电流获得模块。

优选地，所述滤波隔离单元包括电感、变压器和电容；

所述电感串联在所述逆变单元的输出端和变压器的原边绕组之间；

变压器的副边绕组的两端并联所述电容；

所述电容的两端作为滤波隔离单元的输出端。

优选地，所述电流采集模块具体为霍尔传感器，所述霍尔传感器用于采集所述电容输出端的电流。

优选地，还包括电压检测模块和电压保护模块；

所述电压检测模块，用于采集逆变单元直流输入端的电压；

所述电压保护模块，当所述电压检测模块检测的电压超过预定范围时，发出封锁信号，以切断逆变单元直流侧的输入。

本发明还提供一种光伏并网系统的无功补偿和谐波抑制的方法，包括：

采集滤波隔离单元输出的电流；

将采集的电流经过傅里叶变换公式分解为基波电流分量、谐波电流分量、无功电流分量和有功电流分量；

将所述谐波电流分量和无功电流分量相加获得补偿电流；