[发明专利]光伏并网逆变器低频输入脉动电流的抑制系统及抑制方法

说明书

本发明主要涉及到光伏并网逆变器低频输入脉动电流的抑制系统及抑制方法。针对提供直流电压源给逆变器的直流母线上存在的低频脉动电流分成，本发明主张利用可吸取和释放电能的电压转换器，选择合适的时机从母线上撷取和反馈能量，由电压转换器产生与低频脉动电流大小相等相位相反的补偿电流注入到直流母线上。抑制逆变器低频输入脉动电流的方法主要在于：至少需要采样提供直流电压给逆变器的直流母线上的低频脉动电流成分的信号，然后利用提供的电压转换器，用于产生与低频脉动电流大小相等相位相反的补偿电流注入到直流母线上，用以抵消低频脉动电流。

技术领域

本发明主要涉及到光伏发电技术领域，确切的说，是涉及到电力电子领域的逆变器及应用于其直流输入级中用于消弭低频脉动电流成分的缓冲级电路和抑制方案。

背景技术

传统化工能源如石油、煤炭、天然气等的不可再生性，而且化工能源造成的负面环境问题变得日趋严重，可再生能源来取代资源有限、对环境有污染的传统化工能源成为了新能源领域迫切需要解决的重要命题。太阳能光伏电池组件可通过逆变器将直流电源转变成交流电，并最终实现并网运行。光伏并网逆变器可具备两个基本功能：第一是将太阳能电池的输出转换为交流电连接到电网，第二是实现太阳能电池的最大功率点跟踪。并网逆变器自身的输入电流/电压及输出电流/电压特性，直接影响着整个太阳能光伏发电系统的发电量及运行稳定性、高效性、安全性，是发电系统的核心参数。在中低功率场合较多的采用两级式单相并网逆变器，其输入功率相对平稳，但输出功率是脉动的，而且功率脉动频率较低，大约是输出电压频率的两倍，导致问题是：需要储能电容来平衡瞬时输入功率和输出功率，储能电容电压即直流母线电压大约以两倍的工频频率脉动，而两级式单相并网逆变器中，其前级升压或降压或升降压变换器的最大功率追踪演算控制和后级逆变器的控制在大部分时候是独立的，这主要体现在：包含直流母线的电压平均值控制和并网电流的控制，因此前级升压或降压或升降压变换器的输入电流即光伏电池输出电流也以两倍工频频率脉动，该脉动不仅降低了最大功率跟踪的精度，也会恶化电磁干扰和引发光伏电池的异常发热，导致发电系统的发电量及组件的寿命周期都受到负面影响。

目前在光伏发电、航空及新能源电动汽车等分布式发电系统中，通常兼容传统的低压直流电源系统规格，如沿用几十伏的直流电源。为获得负载所需的市电交流电，需要采用两级甚至多级架构——前级直流变换器完成逆变器输入输出电压匹配及电气隔离、后级逆变器完成直流交流的逆变转换并给终端负载供电。由于后级逆变器输出电压和电流都是低频交流电，逆变级的瞬时功率中含有两倍频脉动量，低频脉动功率使逆变级输入电流含较大的两倍输出电压频率交流分量，使前级直流变换器的输出电流出现低频脉动，该脉动功率由直流变换器输出滤波电感及中间母线电容共同承担。在实际设计时，为保证两级级联系统的稳定性以及前级的稳压性能，前级闭环输出阻抗一般很小，因此大部分脉动功率由电感电流脉动来承担，反映在直流输入端的输入电流的低频分量幅值相对其平均值的比例很高，尤其是对中频逆变器等输出频率较高的情况，低频脉动很难通过两级电路中的参数优化设计来解决。低频脉动电流对直流输入源产生较大的干扰，严重时会影响直流电源系统的稳定性，会影响光伏组件、蓄电池、燃料电池等输入电压源的使用寿命。因此我们希望能有一种方法来抑制两级直交逆变器输入电压源的电流低频脉动。

光伏组件的输出特性受到外界温度、光辐射强度的影响而发生很大的变化。加上逆变器输入侧的输入电流低频脉动等各种因素混杂起来，更导致逆变器的输入输出特性变得异常复杂和难以控制。本申请的目标旨在：即使是在逆变器的输入端受到严重的脉动干扰的情况下，也可以实现信号调理，稳定直流母线的非预期脉动部分，在不影响系统正常工作的情况下，提供补偿机制，降低甚至消除输入电流的低频脉动，提高光伏逆变器的输入电流品质，尤其是配置有执行最大功率点追踪的逆变器的正常运作，减小系统电磁干扰等级和压制光伏电池的异常发热，具有性价比优势。

发明内容

在本发明的可选但非必须的一个实施例中，披露了一种光伏并网逆变器低频输入脉动电流的抑制系统，其中主要包括：补偿提供直流电压给逆变器的直流母线上的低频脉动电流的电压转换器，所述的电压转换器用于产生与低频脉动电流大小相等相位相反的补偿电流注入到直流母线上。