[发明专利]用于消除逆变器二次谐波脉动的补偿装置和电力系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及电力系统和补偿装置。

背景技术

近年来，分布式发电市场发展迅猛，大容量光伏并网发电成为了该领域发展的重要方向之一。传统光伏逆变器的控制策略是基于电网平衡条件下设计的，因此，当诸如三相不平衡跌落或负载不平衡等导致三相电网不平衡时，电网将不可避免地产生二次谐波功率，从而导致逆变器的直流侧存在二次谐波脉动，进一步造成并网电流波形畸变，严重影响到并网电能质量，导致逆变器运行性能下降。

中国专利申请CN101540510A提出一种光伏逆变器直流电压波动的补偿方案，其是针对利用带高频变压器的DC（直流）/AC（交流）环节并入单相电网的光伏并网系统提出的。该专利申请通过在DC/AC高频环节控制模块中加入直流电压脉动补偿模块实现对输入直流侧二次脉动电压的补偿，从而消除由于直流电压脉动引起的并网电流谐波，提高并网电流质量。

中国专利申请CN102148584A提出一种应用于两级单相变流系统，尤其适用于类似光伏并网发电系统的中小功率两级并网变流系统中消除中间直流侧二次脉动干扰的方法，其是针对后级DC/AC单相PWM变流器自身拓扑结构限制，在中间直流侧不可避免的存在功率二次脉动提出的，通过在前级的DC/DC环节控制模块中加入二次谐波补偿模块对中间直流环节的二次谐波脉动加以反补偿，从而消除二次脉动干扰和稳定中间直流电压。

以上提出的两种方案都是通过改进控制策略来消除用于单相电网的逆变器中的二次谐波脉动，需对原有装置进行软件、硬件改动。

然而，用于三相电网的逆变器由于其自身拓扑结构的限制，仅改进其控制策略并不能消除二次谐波脉动，从而并不能保证直流侧电压恒定和并网电流平衡。

发明内容

考虑到现有技术的以上问题，本发明实施例提供补偿装置和电力系统，其能够消除逆变器中的二次谐波脉动。

按照本发明实施例的一种用于消除逆变器二次谐波脉动的补偿装置，包括：电能存储器，用于存储电能；控制器，用于根据逆变器的交流侧的二次谐波脉动的功率以及所述电能存储器的实际电压和实际电流，产生用于消除所述逆变器中的二次谐波脉动的控制信号；以及，电能变换器，用于根据所述控制信号，把输入到所述逆变器的部分电能提取给所述电能存储器或把所述电能存储器中存储的至少部分电能输出给所述逆变器，以消除所述逆变器的所述二次谐波脉动。

在一种具体实现方式中，所述控制器包括：第一功率计算模块，用于根据所述逆变器的交流侧的实际电压和实际电流，计算所述二次谐波脉动的功率；第一电流计算模块，用于根据所计算的功率和所述电能存储器的实际电压，计算消除所述二次谐波脉动需要所述电能存储器提供的第一电流；以及，电流控制模块，用于根据所述计算的第一电流和所述电能存储器的实际电流，生成所述控制信号。

在一种具体实现方式中，所述电流控制模块包括：第一电流差计算模块，用于计算所述计算的第一电流与所述电能存储器的实际电流的电流差；第一调制波生成模块，用于所述计算的电流差，生成用于使所述电能存储器的实际电流跟踪上所述计算的第一电流的调制波；以及，脉宽调制模块，用于根据所述生成的调制波，生成脉宽调制信号，作为所述控制信号。

在另一种具体实现方式中，所述控制信号还用于稳定所述逆变器的输出功率，所述控制器还包括：第二功率计算模块，用于根据所述逆变器直流侧的实际电压和实际电流，计算所述逆变器直流侧的实际输入功率；第三功率计算模块，用于根据所述实际输入功率和所述逆变器的目标输出功率，计算使所述实际输入功率达到所述目标输出功率而需要增加的功率；以及，第二电流计算模块，用于根据所述需要增加的功率和所述电能存储器的实际电压，计算达到所述需要增加的功率而需要所述电能存储器提供的第二电流，其中，所述电流控制模块进一步用于根据所述第一电流、所述第二电流和所述电能存储器的实际电流，生成所述控制信号。从而，不但能够消除逆变器的二次谐波脉动，而且能够稳定逆变器的输出功率。

在另一种具体实现方式中，所述电流控制模块包括：第一电流差计算模块，用于计算所述第一电流与所述第二电流之和与所述电能存储器的实际电流的电流差；第一调制波生成模块，用于根据所述计算的电流差，生成用于使所述电能存储器的实际电流跟踪上所述第一电流和所述第二电流之和的调制波；以及，脉宽调制模块，用于根据所述生成的调制波，生成脉宽调制信号，作为所述控制信号。

在一种具体实现方式中，所述电能变换器是双向直流/直流变换器和所述电能存储器是直流电存储器，或者，所述电能变换器是双向直流/交流变换器和所述电能存储器是交流电存储器。