一種逆變系統及其控制裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及逆變系統控制技術領域，特別是涉及一種逆變系統及其控制裝置和方法。
【背景技術】
[0002]級聯多電平變換器(Cascaded Multilevel Converters，CMC)能夠適用于多種工作場合，其中，光伏發電系統就是常見的一種應用場合，請參照圖1和圖2，其中，圖1為本發明提供的一種逆變系統并入電網的原理示意圖，圖2為本發明提供的一種變換電路為DCAC模塊的結構示意圖，級聯多電平變換器CMC包括η個依次串聯的DCAC模塊和I個總的濾波器。
[0003]當級聯多電平變換器拓撲用于光伏發電系統時，為了保證光伏發電系統整體成本和效率，級聯多電平變換器中的逆變子模塊往往采用單級式結構，例如CMC的DCAC變換電路可采用簡單的Η4橋逆變電路或者半橋逆變電路。然而，級聯多電平變換器在采用單級式逆變子模塊后，一方面，光伏發電系統的MPPT (Maximum Power Point Tracking，最大功率點追蹤)算法、控制策略和調制方法往往需要耦合在一起進行處理，相當于進行了并網電流間接控制；且級聯多電平變換器各子模塊間的信息交互還將增加系統的協調控制時間，這將導致CMC系統的動態響應時間大大增加，不利于光伏發電系統處理電網畸變或者閃變情況下的控制。另一方面，即便為了應對電網畸變或者閃變對系統引入電網電壓前饋，但由于CMC用于光伏發電系統時，各逆變子模塊的輸入電壓和調制電壓均不相同，系統引入電網電壓前饋的效果也將大打折扣。
[0004]因此，如何提供一種能夠使得級聯多電平變換器在電網電壓畸變工況下能夠獲得更好的輸出波形和更快的響應速度的逆變系統以及控制裝置和方法是本領域技術人員目前需要解決的問題。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種逆變系統的控制裝置，通過電壓補償裝置對電網畸變電壓進行補償，消除了電網畸變對CMC的影響，使得逆變系統獲得了更好的輸出波形和更快的響應速度；本發明的另一目的是提供一種逆變系統的控制方法和一種包括上述控制裝置的逆變系統。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供了一種逆變系統的控制裝置，應用于逆變系統，所述逆變系統包括開關組以及通過所述開關組連接的級聯多電平變換器CMC和電壓補償裝置，所述控制裝置包括:
[0007]連接單元，用于將所述逆變系統輸出端連接至電網；
[0008]CMC控制單元，用于啟動CMC中的變換電路，控制CMC輸出正弦交流電壓V。；
[0009]開關控制單元，用于當V。的有效值與預設正弦交流電壓Vsin的有效值的差值在預設范圍內時，控制所述開關組閉合，CMC通過所述電壓補償裝置并入所述電網；
[0010]補償控制單元，用于啟動所述電壓補償裝置，調整所述電壓補償裝置的輸出電壓Vroni，使得Vroni與所述電網的電壓V g?d的和等于V sin，實現對所述電網的電壓的補償。
[0011]優選地，所述電壓補償裝置包括第一逆變器和第一變壓器，其中:
[0012]所述第一逆變器的交流端與所述第一變壓器的第一端連接，所述第一變壓器的第二端串聯在所述逆變系統上，其中，所述第一逆變器的直流端包括穩壓電容，所述穩壓電容處于預先被充電的狀態。
[0013]優選地，所述電壓補償裝置包括第二變壓器、第三變壓器、第一整流器以及第二逆變器，其中:
[0014]所述第二變壓器的第一端與所述開關組并聯，所述第二變壓器的第二端與所述第一整流器的交流端并聯，所述第一整流器的直流端與所述第二逆變器的直流端并聯，所述第二逆變器的交流端與所述第三變壓器的第一端并聯，所述第三變壓器的第二端串聯在所述逆變系統上。
[0015]優選地，所述電壓補償裝置包括第四變壓器、第二整流器、DCAC模塊以及濾波電路，其中:
[0016]所述第四變壓器的第一端與所述開關組并聯，所述第四變壓器的第二端與所述第二整流器的交流端并聯，所述第二整流器的直流端與所述DCAC模塊的直流端連接，所述DCAC模塊的交流端與所述濾波電路的第一端并聯，所述濾波電路的第二端串聯在所述逆變系統上。
[0017]為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種逆變系統，所述逆變系統包括開關組以及通過所述開關組連接的級聯多電平變換器CMC和電壓補償裝置，還包括上述任一項所述的控制裝置。
[0018]優選地，所述CMC包括多個串聯的DCAC模塊以及與多個串聯的所述DCAC模塊的輸出端連接的濾波器。
[0019]為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種逆變系統的控制方法，應用于逆變系統，所述逆變系統包括開關組以及通過所述開關組連接的級聯多電平變換器CMC和電壓補償裝置，包括:
[0020]將所述逆變系統輸出端連接至電網；
[0021]啟動CMC中的變換電路，控制CMC輸出正弦交流電壓V。；
[0022]當V。的有效值與預設正弦交流電壓Vsin的有效值的差值在預設范圍內時，控制所述開關組閉合，CMC通過所述電壓補償裝置并入所述電網；
[0023]啟動所述電壓補償裝置，調整所述電壓補償裝置的輸出電壓V_，使得Vrani與所述電網的電壓Vffld的和等于Vsin，實現對所述電網的電壓的補償。
[0024]優選地，所述調整所述電壓補償裝置的輸出電SVrani，使得Vrani與所述電網的電壓Vffld的和等于V sin的過程具體為:
[0025]實時獲取所述電網的電壓Vg?d，計算Vsin與V g?d之間有效值的差值；
[0026]依據所述差值調整所述電壓補償裝置的輸出電SVroni，使得Vroni與所述電網的電壓Vgrid的和等于V sino
[0027]為了解決上述技術問題，本發明還提供了一種逆變系統的控制方法，應用于逆變系統，所述逆變系統包括開關組以及通過所述開關組連接的級聯多電平變換器CMC和電壓補償裝置，包括:
[0028]將所述逆變系統輸出端連接至電網；
[0029]啟動所述電壓補償裝置，調整所述電壓補償裝置的輸出電壓V_，使得Vrani與所述電網的電壓Vffld的和等于預設正弦交流電壓Vsin，實現對所述電網的電壓的補償；
[0030]啟動CMC中的變換電路，控制CMC輸出正弦交流電壓V。；
[0031]當V。的有效值與Vsin的有效值的差值在預設范圍內時，控制所述開關組閉合，CMC通過所述電壓補償裝置并入所述電網。
[0032]優選地，所述調整所述電壓補償裝置的輸出電SVrani，使得Vrani與所述電網的電壓Vffld的和等于V sin的過程具體為:
[0033]實時獲取所述電網的電壓Vg?d，計算Vsin與V g?d之間有效值的差值；
[0034]依據所述差值控制所述調整所述電壓補償裝置的輸出電SVroni，使得Vroni與所述電網的電壓Vffld的和等于V sin。
[0035]本發明提供的一種逆變系統及其控制裝置和方法，包括將逆變系統輸出端連接至電網，然后再通過使得CMC輸出的正弦交流電壓V。接近預設正弦交流電壓V sin、使得電壓補償裝置輸出電壓V_，使得Vranr^電網的電壓V g?d的和等于V sin，實現對電網的電壓的補償以及使開關組閉合來實現逆變系統并入電網，可見，通過對電壓補償裝置對電網畸變電壓進行補償，消除了電網畸變對CMC的影響，使得逆變系統獲得了更好的輸出波形和更快的響應速度。
【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對現有技術和實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為本發明提供的一種逆變系統并入電網的原理示意圖；
[0038]圖2為本發明提供的一種變換電路為DCAC模塊的結構示意圖；
[0039]圖3為本發明提供的一種逆變系統的控制裝置的結構示意圖；
[0040]圖4為本發明提供的一種電壓補償裝置的結構示意圖；
[0041]圖5為本發明提供的一種H4橋逆變電路的原理圖；
[0042]圖6為本發明提供的一種半橋逆變電路的原理圖；
[0043]圖7為本發明提供的一種濾波電路的原理圖；
[0044]圖8為本發明提供的另一種濾波電路的原理圖；
[0045]圖9為本發明提供的另一種濾波電路的原理圖；
[0046]圖10為本發明提供的一種逆變器的電路原理圖；
[0047]圖11為本發明提供的另一種逆變器的電路原理圖；
[0048]圖12為本發明提供的另一種電壓補償裝置的結構示意圖；
[0049]圖13為本發明提供的另一種電壓補償裝置的結構示意圖；
[0050]圖14為本發明提供的另一種電壓補償裝置的結構示意圖；
[0051]圖15為本發明提供的一種逆變系統的結構示意圖；
[0052]圖16為本發明提供的一種開關組的電路原理圖；
[0053]圖17為本發明提供的一種逆變系統的控制方法的過程的流程圖；
[0054]圖18為本發明提供的另一種逆變系統的控制方法的過程的流程圖；
[0055]圖19為本發明提供的另一種逆變系統的控制方法