[发明专利]一种单相光伏逆变器无功控制方法及电路

说明书

技术领域

本发明涉及光伏新能源领域，具体涉及一种单相光伏逆变器无功控制方法及电路，可应用于任何功率级的单相光伏逆变器无功控制，也可以应用于单相电路的静止无功补偿装置。

背景技术

随着光伏发电在电网配网系统中所占比例渐大，光伏发电对电网的谐波污染也越加变大，对电网的电能质量也造成了影响；而且在大型配电系统中，其他用电设备不可避免的对电网造成谐波污染。对于这些谐波污染，无功补偿能够很好的解决一部分电网的谐波污染。相对于没有无功补偿功能的光伏逆变系统，具有无功功率补偿功能的光伏逆变系统对于减轻电网负担、改善供电质量具有重要意义，因此无功补偿在光伏发电系统也显得越加重要起来，进而成为光伏逆变器的一个衡量标准。

图1A是大部分单相光伏逆变器无功控制电路所采用的系统结构图，本发明所介绍的无功控制方法以及与其相比较的两种现有的无功控制方法均是基于如图1A所示的系统结构图而作比较。

如图1A所示，单相光伏逆变器无功控制电路，包括母线电压支撑电容、单相全桥逆变电路、滤波电感、EMC滤波电路、采样电路、功率开关管驱动电路以及DSP；

其中，

母线电压支撑电容包括第一电容C1；第一电容C1的正极与单相全桥逆变电路的第一输入端相连，此处电压为直流母线电压Ubus；第一电容C1的负极与单相全桥逆变电路的第二输入端相连；

单相全桥逆变电路用于实现直流电到交流电的逆变控制，其包括四个IGBT开关管——第一功率开关管T1、第二功率开关管T2、第三功率开关管T3、第四功率开关管T4，及四个二极管——第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4；

其中，所述的四个二极管——第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4，分别反向并联于所述的四个IGBT开关管——第一功率开关管T1、第二功率开关管T2、第三功率开关管T3、第四功率开关管T4的两端；即第一二极管D1反向并联于第一功率开关管T1的两端；第二二极管D2反向并联于第二功率开关管T2的两端；第三二极管D3反向并联于三功率开关管T3的两端；第四二极管D4反向并联于第四功率开关管T4的两端；

所述的四个IGBT开关管——第一功率开关管T1、第二功率开关管T2、第三功率开关管T3、第四功率开关管T4，分别具有一源极及一漏极；所述的第一电容C1的正极与所述第一功率开关管T1的漏极、所述第三功率开关管T3的漏极相连；所述的第一电容C1的负极与所述的第二开关管T2的源极、所述的第四开关管T4的源极相连；

所述第一开关管T1的源极与所述的第二开关管T2的漏极电性相连后，作为所述的单相全桥逆变电路的第一输出端；所述第三开关管T3的源极与所述的第四开关管T4的漏极电性相连后，作为所述的单相全桥逆变电路的第二输出端；

滤波电感包括第一电感L1、第二电感L2；第一电感L1的第一端与单相全桥逆变电路的第一输出端相连；第二电感L2的第一端与单相全桥逆变电路的第二输出端相连；第一电感L1的第二端与EMC电路滤波电路的第一输入端相连；第二电感L2的第二端与EMC电路滤波电路的第二输入端相连；

采样电路(图未示)用于采样检测，包括三个输入引脚，分别与单相全桥逆变电路的第一输入端、EMC电路滤波电路的第一输入端和EMC电路滤波电路的第一输出端相连；采样电路(图未示)还包括三个输出引脚，分别与DSP的三个输入引脚相连，分别输出如下信号：直流母线电压Ubus，电网电压Uac、电网电流Iac；

DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)包括PLL(Phase Locked Logic，锁相环)控制模块、电压外环PI控制模块、电流内环PI前馈控制模块和正弦PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)发波控制模块，

PLL控制模块的输入是电网电压Uac，PLL控制模块的输出为与电网电压Uac同步相位换算值sin(ωt+θ)，其中，θ为电网电流Iac与电网电压Uac之间的相位角偏差，(θ＝0时电网电流Iac相位完全同步于电网电压Uac相位；θ不为0时添加无功控制)；

无功控制是基于电网电流Iac与电网电压Uac之间的相位角偏差的控制，没有无功控制时是要求电网电流Iac与电网电压Uac之间的相位角保持一致，而无功控制则要求电网电流Iac与电网电压Uac之间的相位角保持一定的偏差θ；