一种兼备无功与谐波补偿功能的光伏并网方法及装置

技术领域

本发明涉及光伏并网技术领域，尤其涉及一种兼备无功与谐波补偿功能的光伏并网方法及装置。

背景技术

随着社会对环境保护需求的日益增加，能源结构不断地调整优化，绿色清洁能源得到了越来越快速的发展，其中太阳能就是优质的清洁能源之一。光伏发电系统就是一种通过光伏电池的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。

在光伏系统运行时，会因为无功作用产生损耗，因此系统内通常会设置无功补偿设备来减低电力系统网络的损耗，比如现有技术中主要使用的基于晶闸管控制电抗器(TCR)型的无功补偿器(SVC)，来对电网进行动态无功补偿。但现有的无功补偿器通常会产生较大的谐波电流，并且光伏电源本身也会一种谐波源，在光伏系统并网时，两种谐波叠加会向电网中注入大量的谐波电流，严重影响了电网的正常运行。

因此，需要一种能够同时实现光伏系统无功与谐波补偿功能的并网方法或装置，来保证电网的正常运行。

发明内容

本发明提供了一种兼备无功与谐波补偿功能的光伏并网方法，可以有效地解决背景技术中的问题。本发明还提供了一种兼备无功与谐波补偿功能的光伏并网装置，可以起到相同的技术效果。

本发明提供一种兼备无功与谐波补偿功能的光伏并网方法，步骤包括：

S10：在光伏电源和电网之间安装逆变器和滤波器，使光伏电池的电流经过逆变器和滤波器后流入电网；逆变器用于将光伏电池的直流电转化成交流电；滤波器对谐波进行初步过滤；并设定标准有功功率P

S20：测量滤波器与电网之间部分的电流数据；

S30：根据电流数据计算出光伏电源输出的有功功率P

S40：根据电流数据、P

S50：根据电流数据、i

S60：将P

进一步的，步骤S10中，逆变器采用双极性SPWM调制方法对电流进行转换。

进一步的，步骤S20中，电流数据包括三相瞬时电流i

进一步的，步骤S30中，具体的计算步骤如下：

将三相瞬时电流和三相瞬时电压派克变换为i

进一步的，步骤S40中，具体的计算步骤如下：

S41：将有功功率P

S42：计算P

进一步的，步骤S50中，具体的计算步骤如下：

S51：将i

S52：计算i

本发明还提供一种兼备无功与谐波补偿功能的光伏并网装置，适用于上述的兼备无功与谐波补偿功能的光伏并网方法，包括：

逆变器，用于将光伏电池的直流电转化成交流电；

滤波器，用于对谐波进行初步过滤；

逆变器和滤波器组合形成主传输线路，电流从光伏电池中流出，经过逆变器和滤波器后流入电网；

测量模块，用于测量所述主传输线路位于滤波器与电网之间部分的电流数据；

功率计算模块，用于根据电流数据计算出光伏电源输出的有功功率P

初步信号生成模块，用于根据电流数据、P

调制信号生成模块，用于根据电流数据、i

模值限制器，用于将u

调制信号输出模块，用于将P

进一步的，所述滤波器为LCL滤波器。

进一步的，所述测量模块包括电流测量单元和电压测量单元，所述电流测量单元和所述电压测量单元均单独接线至所述主传输线路中。

进一步的，还包括锁相环，所述锁相环接线至所述电压测量单元与所述主传输线路之间。

通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

本方法和装置通过采集并网前的实际电流数据，通过PI算法将电流数据与并网时需要的理论电流数据与实际电流数据进行比对，计算出差值并根据差值生成调制信号对逆变器进行反馈调节，从而使逆变器能够输出给定的基波电压，能够有效解决传统的无功补偿设备产生的谐波问题，并且通过逆变器来实现无功和谐波补偿，能够免除传统的成本高昂的补偿设备，节约成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中兼备无功与谐波补偿功能的光伏并网装置的结构示意图；

图2为本发明中逆变器的结构示意图；

图3为本发明中初步信号生成模块的计算原理图；

图4为本发明中调制信号生成模块的计算原理图；

附图标记：1、逆变器；2、滤波器；3、测量模块；4、功率计算模块；5、初步信号生成模块；6、调制信号生成模块；7、模值限制器；8、调制信号输出模块；9、锁相环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明涉及一种兼备无功与谐波补偿功能的光伏并网方法，步骤包括：

S10：在光伏电源和电网之间安装逆变器1和滤波器2，使光伏电池的电流经过逆变器1和滤波器2后流入电网；逆变器1用于将光伏电池的直流电转化成交流电；滤波器2对谐波进行初步过滤，过滤到一些较为明显的谐波；并设定标准有功功率P

S20：测量滤波器2与电网之间部分的电流数据；

S30：根据电流数据计算出光伏电源输出的有功功率P

S40：根据电流数据、P

S50：根据电流数据、i

S60：将P

具体的，本方法和装置通过采集并网前的实际电流数据，通过PI算法将电流数据与并网时需要的理论电流数据与实际电流数据进行比对，计算出差值并根据差值生成调制信号对逆变器1进行反馈调节，从而使逆变器1能够输出给定的基波电压，能够有效解决传统的无功补偿设备产生的谐波问题，并且通过逆变器1来实现无功和谐波补偿，能够免除传统的成本高昂的补偿设备，节约成本。

优选的，在步骤S10中，逆变器1采用双极性SPWM调制方法对电流进行转换。具体的，逆变器1通常需要将光伏电池的直流电转化成三相交流电，其等效电路图如图2所示，通过控制逆变器1内阀的通断时间即可将直流电转化成交流电。双极性SPWM调制方法（也叫双极性正弦脉冲宽度调制控制算法）是一种控制逆变器1内阀的通断时间算法，其不仅能够有效地控制逆变器1输出的电压满足并网要求，并且产生的谐波电压畸变率在其他同类算法中最小。

具体的，步骤S20中，需要测出的电流数据至少要包括三相瞬时电流i

步骤S30中，具体的计算步骤如下：

将三相瞬时电流和三相瞬时电压派克变换为i

步骤S40中，如图3所示，具体的计算步骤如下：

S41：将有功功率P

S42：计算P

步骤S50中，如图4所示，具体的计算步骤如下：

S51：将i

S52：计算i

本发明还提供一种兼备无功与谐波补偿功能的光伏并网装置，适用于上述的兼备无功与谐波补偿功能的光伏并网方法，如图1所示，包括：

逆变器1，用于将光伏电池的直流电转化成交流电；

滤波器2，用于对谐波进行初步过滤；

逆变器1和滤波器2组合形成主传输线路，电流从光伏电池中流出，经过逆变器1和滤波器2后流入电网；

测量模块3，用于测量主传输线路位于滤波器2与电网之间部分的电流数据；

功率计算模块4，用于根据电流数据计算出光伏电源输出的有功功率P

初步信号生成模块5，用于根据电流数据、P

调制信号生成模块6，用于根据电流数据、i

模值限制器7，用于将u

调制信号输出模块8，用于将P

优选的，本装置中滤波器2的具体形式采用LCL滤波器，与传统的L型滤波器相比，LCL型滤波器具有高频衰减效果好、体积小、成本低等优点，并且可以有效的提高滤波器2在高频段的衰减特性，同时保持低频段较好的增益特性。

尽管现有技术中存在许多能够同时检测出电流和电压的设备，但这些设备由于通常共用一个检测口，检测出的数据之间容易相互影响导致数据的精准度欠佳。由于本方法中需要对各相的电流和电压进行精确的计算，因此需要尽可能地去提升检测出的数据的准确度，因此优选将本装置的测量模块3设置成至少具有电流测量单元和电压测量单元的两个测量单元，将电流测量单元和电压测量单元均单独接线至主传输线路中，来分别对各相电流和电压进行单独的检测，避免相互之间的干扰。

优选地，本装置中还设置有锁相环9，且将锁相9环接线至电压测量单元与主传输线路之间。锁相环(phase locked loop)是一种利用相位同步产生的电压，去调谐压控振荡器以产生目标频率的负反馈控制系统，其够实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，提升电压测量单元获取的电压信号（尤其是各相电压的相角）的准确性。

本领域内的技术人员应明白，本方法和装置的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本方法和装置可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本方法可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。