[发明专利]一种无需交直流电流传感器的多电平光伏逆变装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种无需交直流电流传感器的多电平光伏逆变装置，属于发电、变电或配电技术领域。

背景技术

能源是人类社会存在和发展的物质基础。目前能源紧缺、环境恶化的日趋严重是关乎人类生存及发展的全球性问题。可再生能源属于可循环使用的清洁能源，由于其资源十分丰富，且不受地域限制，可就地利用，具有巨大的发展潜力和应用前景，是未来能源系统的希望。

太阳能是一种巨量的可再生能源，太阳直接辐射到地球的能量十分丰富，分布广泛，不会污染环境，清洁干净。中国也拥有丰富的太阳能资源，目前可开发的太阳能是21039亿千瓦，若将1％的中国沙漠装上光伏，总容量将达到13亿千瓦，超过我国目前所有能源发电的装机容量。

当今世界各国特别是发达国家对光伏发电技术十分重视，其开发和利用已经历了几十年，逐渐成为绿色能源领域的前沿技术。国际上，光伏发电无论从技术上还是从规模上已经比较成熟，已进入商业化运作阶段，并且已主要用于城市的并网发电。我国太阳能光伏发电起步较晚，80年代中后期初具规模，90年代以来技术在不断成熟，无论是产业化方面还是应用方面都发展很快，目前多应用在边远无电地区独立式发电，例如在甘肃、西藏、新疆等地建立了以光伏发电为基础的电力设施。而并网发电及城市应用起步较晚，随着国家对新能源的日益重视及一系列优惠政策的颁布，我国太阳能发电增长迅速，2013年全年新增容量超过1000万，是2012年的近3倍，至2013年底，我国光伏发电装机容量已超过1700万千瓦。

并网光伏发电是由光伏逆变器将光伏电池板输出的直流电逆变成交流接入电网，逆变器含有一定的高频开关引起的高频谐波，大规模光伏发电并网也带来谐波问题，高频谐波的危害严重。以往采取并联LC或LCL滤波的方法，还是有一定的高频谐波注入电网，虽然三电平逆变器的波形要好于两电平逆变器，但是还不能完全滤除高频成分。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种应用陷波器滤除并网电流中的高频分量的逆变器。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种无需交直流电流传感器的多电平光伏逆变装置，其特征在于包括：逆变控制器、MPPT控制器、直流升压单元、多电平逆变单元和陷波器；所述直流升压单元、多电平逆变单元和陷波器依次串联,所述陷波器的输出端连接有电压互感器；所述逆变控制器的控制端与所述多电平逆变单元受控端相连，所述MPPT控制器的控制端与所述直流升压单元的受控端相连；所述逆变控制器的通讯端与所述MPPT控制器的通讯端相连，所述逆变控制器的电压信号输入端与所述电压互感器的输出端相连；所述逆变控制器接收所述电压互感器上的电压后，进行前馈控制计算，再将计算结果反馈给所述MPPT控制器，所述MPPT控制器根据收到的反馈结果控制所述直流升压单元的转换系数，以保证所述直流升压单元传输给所述多电平逆变单元的电平恒定。

上述技术方案的改进是：所述前馈控制计算是无需交直流电流的基于所述陷波器的电网侧电压的前馈控制计算，该前馈控制计算包括第一运算器输出f₁计算、第二运算器输出f₂计算、第三运算器输出f₃计算、第四运算器输出f₄计算及第五运算器输出f₅计算，算式如下，

f₁＝i*-i×H(s)

f₂＝f₁×G_i(s)

f₃＝(f₂-e*)/Z_L

f₄＝i-f₃

f₅＝e*-V_ac

e*＝f₄×Z_C

i＝f₅/Z_LC

上式中，

e*为所述多电平逆变单元的输出电压计算值；

V_ac为所述陷波器的网侧电压测量值；

i为所述陷波器电流的估算值；

i^*为所述陷波器的网侧电流参考值；

H(s)为所述陷波器电流的反馈系数，0<||H(s)||<1；

G_i(s)为系统的传递函数，0<||G_i(s)||<1；