[发明专利]一种改善电能质量的单相并网装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统中的分布式发电和电能质量治理，属于电气工程中的变流技术领域。

背景技术

传统的化石能源正在日益减少，以风能、太阳能为代表的新能源得到了快速的发展与应用。新能源的发电设备，既包括大容量的集中式发电系统，也包括小容量的分布式发电装置。小容量的风力发电机、太阳能光伏阵列还常常和电池等储能装置配合使用，成为一个分布式发电系统。要将分布式发电系统的电能接入低压配电网供用户使用，需要经过一系列的交直流变换。其中变换的最后一个环节往往由将直流转化为交流的并网逆变器完成。该并网逆变器并联接入低压电网，并控制电网和分布式发电系统间的能量交换。

并网逆变器不但可以向系统注入分布式电源发出的有功功率，还可以同时兼备无功补偿、谐波治理的功能。传统的并网装置往往通过电抗器连接逆变器输出端和电网，为了能实现上述功能，逆变器的输出电压必须满足一定的要求。如当逆变器接入220V电网时，逆变器输出电压需要达到高于电网电压的水平，相应的逆变器直流侧电压就要高于电网电压的峰值。

因为分布式电源的输出电压往往比较低，部分装置通过在并网逆变器交流侧接入升压变压器来提高输出电压，从而接入电网，如“一种具有复合功能的并网逆变器及并网逆变控制方法”（中国发明专利，公开日：2012年2月15日，申请公布号：CN 102355151 A）。如果要避免使用升压变压器，就需要将分布式电源的输出电压通过额外的环节提高，才能使逆变器可以接入配电网，一般采用DC/DC变换器升压的办法来实现，如“太阳能光伏并网逆变器”（中国发明专利，授权公告日2011年9月28日，授权公告号CN 101304224 B）和“兼备无功补偿、谐波治理功能的光伏、风电统一并网装置”（中国发明专利，公开日：2007年8月15日，公开号CN101017982A）。然而，当DC/DC变换器的变比较高时，结构会较复杂，在升高电压的变换过程中，效率也有所下降。

发明内容

本发明的目的是为了减小并网逆变器的直流电容电压，降低开关元件的成本以及开关损耗，提供一种通过并网电容和滤波电感将逆变器接入配电系统，实现通过并网逆变器向系统注入分布式电源产生的有功功率，并可同时改善电能质量的单相并网装置。

为了实现以上目的，本发明提供一种改善电能质量的单相并网装置，包括基于全控型电力电子器件的单相电压型逆变器，单相电压型逆变器的直流侧与分布式发电系统相连；还包括一端与逆变器输出相连另一端通过滤波电感接入电力系统的并网电容C_inv、以及抑制逆变器输出电流中高频分量的滤波电感L_filter，并网电容C_inv的电抗大于滤波电感L_filter的电抗。

上述装置中，所述滤波电感与并网电容谐振在配电系统的某一次谐波频率。上述装置中，所述并网电容C_inv与滤波电感L_filter的大小通过以下方法获得：首先，通过下式确定并网电容C_inv与滤波电感L_filter构成的串联支路的阻抗X_cf：

XCf=VS2Q0]]>

其中，V_S是逆变器接入点的系统电压，Q₀是设计无功功率；之后，根据以下公式组计算出并网电容C_inv与滤波电感L_filter的大小：

XCf=1ωCin v-ωLfilter]]>