一種并網逆變器及其控制方法技術

本發明專利技術涉及一種并網逆變器及其控制方法，該并網逆變器包括主控單元以及依次連接的直流側電源、直流側開關、母線電容組件、逆變單元、濾波單元和斷路器；所述濾波單元至少包括濾波電容以及與所述濾波電容串聯的開關元件；所述主控單元在檢測的直流電壓達到開機電壓時發送PWM波啟動逆變單元并閉合開關元件，并在濾波單元的輸出電壓達到電網電壓時控制斷路器閉合；所述主控單元還在檢測的直流電壓低于開機電壓時控制逆變單元停止逆變并斷開開關元件。本發明專利技術通過在濾波單元的濾波電容支路增加開關元件，保證斷路器在不斷開的情況下，自由地控制并網逆變器不從電網吸收無功，減少了斷路器的分斷次數，提高了系統效率，降低了整機成本。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電路
，更具體地說，涉及一種并網逆變器及其控制方法。
技術介紹
如圖I所示，為現有的并網逆變器的主電路拓撲結構圖。現有的并網逆變器主要包括直流側電源10、直流側開關20、母線電容組件30、逆變單元40、濾波單元50、接觸器60、斷路器70和主控單元(未示出)。其中，直流側電源10通過直流側開關20輸出至母線電容組件30，再通過逆變單元40進行交流逆變后，經過濾波單元50得到一正弦電壓，接觸器60閉合，輸出經過斷路器70至電網80。其中濾波單元50為常用的LC濾波電路或者LCL濾波電路。該并網逆變器的工作原理為當交流側的接觸器60斷開時，如果主控單元檢測到直流側電源10的直流電壓滿足開機條件，比如直流電壓達到開機電壓，主控單元輸出PWM波控制逆變單元40進行交流逆變，通過調節PWM波控制經濾波單元40濾波后得到的正弦電壓與接觸器60前端的電網80電壓同步，當檢測到接觸器60兩端的電壓一致后，主控單元閉合接觸器60的開關，實現并網發電。當直流側電源10的直流電壓降低到關機電壓后，主控單元控制逆變單元40停止逆變，導致正弦電壓低于電網電壓，主控單元控制接觸器60斷開。同時，主控單元對斷路器70不進行控制，斷路器70起過載、短路保護及維修隔離的功能。上述直流側電源10可以為光伏電池，相應的并網逆變器為光伏并網逆變器，上述直流側電源10也可以為鉛酸、鋰電等其他儲能型直流電源，則相應的并網逆變器為儲能并網逆變器。然而，上述并網逆變器在主回路采用斷路器70和接觸器60實現線路通斷以控制線路輸出的設計方案，使得開關的成本較高，同時由于在主回路存在兩個開關，節點較多，逆變器的損耗也增加，效率降低。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題在于，針對現有并網逆變器通過接觸器實現線路通斷導致開關成本高損耗大的缺陷，提供一種在濾波單元中對濾波電容串聯開關元件進行通斷控制的并網逆變器及其控制方法。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種并網逆變器，包括主控單元以及依次連接的直流側電源、直流側開關、母線電容組件、逆變單元、濾波單元和斷路器；所述濾波單元至少包括濾波電容；所述濾波單元還包括與所述濾波電容串聯的開關元件；所述主控單元與所述直流側電源、逆變單元和開關元件連接，在檢測的直流電壓達到開機電壓時發送PWM波啟動逆變單元并閉合所述開關元件,且所述主控單元與所述斷路器連接，在所述濾波單元的輸出電壓達到電網電壓時控制所述斷路器閉合；所述主控單元還在檢測的直流電壓低于開機電壓時停止發送PWM波控制逆變單元停止逆變并斷開所述開關元件。在根據本專利技術所述的并網逆變器中，所述主控單元還在檢測到系統故障時，控制所述斷路器和所述開關元件斷開。在根據本專利技術所述的并網逆變器中，所述逆變單元為三相半橋或全橋逆變結構。在根據本專利技術所述的并網逆變器中，所述濾波電容和開關元件均為三個，且所述濾波單元還包括三個電感，其中，濾波單元的輸入端和輸出端之間的每相線路上串聯一電感，三個所述濾波電容以星形方式連接后再分別通過一開關元件連接至各相線路。在根據本專利技術所述的并網逆變器中，所述濾波電容和開關元件均為三個，且所述濾波單元還包括三個電感，其中，濾波單元的輸入端和輸出端之間的每相線路上串聯一電感，三個所述濾波電容以三角形方式連接后再分別通過一開關元件連接至各相線路。在根據本專利技術所述的并網逆變器中，所述濾波電容和開關元件均為三個，所述濾 波單元還包括六個電感，其中，濾波單元的輸入端和輸出端之間的每相線路上串聯兩個電感，且三個所述濾波電容以星形方式連接后再分別通過一開關元件連接至各相線路上串聯的兩個電感之間的節點上。在根據本專利技術所述的并網逆變器中，所述濾波電容和開關元件均為三個，所述濾波單元還包括六個電感，其中，濾波單元的輸入端和輸出端之間的每相線路上串聯兩個電感，且三個所述濾波電容以三角形方式連接后再分別通過一開關元件連接至各相線路上所述兩個電感之間的節點上。在根據本專利技術所述的并網逆變器中，所述逆變單元為單相全橋或半橋逆變結構；所述濾波電容和開關元件均為一個，且所述濾波單元還包括一個電感，其中，所述濾波單元的第一輸入端通過所述電感連接至所述濾波單元的第一輸出端，所述濾波單元的第二輸入端與第二輸出端相連，所述濾波電容和開關元件串聯后跨接在所述第一輸出端和第二輸出端之間。在根據本專利技術所述的并網逆變器中，所述開關元件為繼電器、接觸器、可控硅整流器、場效應管或絕緣柵雙極型晶體管等無源或有源開關元件。在根據本專利技術所述的并網逆變器中，所述并網逆變器為光伏并網逆變器或儲能并網逆變器。本專利技術還提供了一種如上所述的并網逆變器的控制方法，所述并網逆變器包括主控單元以及依次連接的直流側電源、直流側開關、母線電容組件、逆變單元、濾波單元和斷路器；所述濾波單元至少包括濾波電容以及與所述濾波電容串聯的開關元件；所述控制方法包括以下步驟所述主控單元在檢測到直流側電源的直流電壓達到開機電壓時發送PWM波啟動逆變單元并閉合所述開關元件；所述主控單元在所述濾波單元的輸出電壓達到電網電壓時控制所述斷路器閉合；所述主控單元在檢測的直流電壓低于開機電壓時停止發送PWM波控制逆變單元停止逆變并斷開所述開關元件。實施本專利技術的并網逆變器及其控制方法，具有以下有益效果本專利技術通過在濾波單元的濾波電容支路增加開關元件，同時取消主回路的開關元件如接觸器，保證斷路器在不斷開的情況下，自由地控制并網逆變器啟停發電，以及從電網吸收的無功，這樣一方面減少斷路器的分斷次數，保證斷路器的壽命，另一方面在逆變器系統停止工作時也不影響電網質量，同時省去了主回路的開關元件，減少系統發熱損耗，提高了系統效率，降低了整機成本。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本專利技術作進一步說明，附圖中圖I為現有的并網逆變器的主電路拓撲結構圖；圖2為根據本專利技術的并網逆變器的優選實施例的主電路拓撲結構圖；圖3為根據本專利技術的并網逆變器的優選實施例中逆變單元的示意圖；圖4為根據本專利技術的并網逆變器中濾波單元的第一實施例的示意圖；·圖5為根據本專利技術的并網逆變器中濾波單元的第二實施例的示意圖；圖6為根據本專利技術的并網逆變器中濾波單元的第三實施例的示意圖；圖7為根據本專利技術的并網逆變器中濾波單元的第四實施例的示意圖；圖8為根據本專利技術的并網逆變器中濾波單元的第五實施例的示意圖；圖9為根據本專利技術的并網逆變器中濾波單元和逆變單元的第六實施例的示意圖。具體實施例方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。請參閱圖2，為根據本專利技術的并網逆變器的優選實施例的主電路拓撲結構圖。如圖2所示，本專利技術提供的并網逆變器包括主控單元(圖中未示出)，以及依次連接的直流側電源10、直流側開關20、母線電容組件30、逆變單元40、濾波單元50和斷路器70。其中，直流側電源10通過直流側開關20輸出至母線電容組件30，再通過逆變單元40進行交流逆變后，經過濾波單元50得到一正弦電壓，斷路器70閉合，輸出至電網80實現并網發電。本專利技術的并網逆變器不采用傳統的接觸器，而是對濾波單元50進行改進，實現對電路通斷的控制。該濾波單元50通常由LC濾波電路或者LCL濾波電路組成，因此濾波單元50至少具有濾波電容51。與現有技術相比，本專利技術一方面通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種并網逆變器，包括主控單元以及依次連接的直流側電源、直流側開關、母線電容組件、逆變單元、濾波單元和斷路器；所述濾波單元至少包括濾波電容；其特征在于，所述濾波單元還包括：與所述濾波電容串聯的開關元件；所述主控單元與所述直流側電源、逆變單元和開關元件連接，在檢測的直流電壓達到開機電壓時發送PWM波啟動逆變單元并閉合所述開關元件，且所述主控單元與所述斷路器連接，在所述濾波單元的輸出電壓達到電網電壓時控制所述斷路器閉合；所述主控單元還在檢測的直流電壓低于開機電壓時停止發送PWM波控制逆變單元停止逆變并斷開所述開關元件。

【技術特征摘要】
1.一種并網逆變器，包括主控單元以及依次連接的直流側電源、直流側開關、母線電容組件、逆變單元、濾波單元和斷路器；所述濾波單元至少包括濾波電容；其特征在于，所述濾波單元還包括與所述濾波電容串聯的開關元件； 所述主控單元與所述直流側電源、逆變單元和開關元件連接，在檢測的直流電壓達到開機電壓時發送PWM波啟動逆變單元并閉合所述開關元件，且所述主控單元與所述斷路器連接，在所述濾波單元的輸出電壓達到電網電壓時控制所述斷路器閉合； 所述主控單元還在檢測的直流電壓低于開機電壓時停止發送PWM波控制逆變單元停止逆變并斷開所述開關元件。2.根據權利要求I所述的并網逆變器，其特征在于，所述主控單元還在檢測到系統故障時，控制所述斷路器和所述開關元件斷開。3.根據權利要求I或2所述的并網逆變器，其特征在于，所述逆變單元為三相半橋或全橋逆變結構。4.根據權利要求3所述的并網逆變器，其特征在于，所述濾波電容和開關元件均為三個，且所述濾波單元還包括三個電感，其中，濾波單元的輸入端和輸出端之間的每相線路上串聯一電感，三個所述濾波電容以星形方式連接后再分別通過一開關元件連接至各相線路。5.根據權利要求3所述的并網逆變器，其特征在于，所述濾波電容和開關元件均為三個，且所述濾波單元還包括三個電感，其中，濾波單元的輸入端和輸出端之間的每相線路上串聯一電感，三個所述濾波電容以三角形方式連接后再分別通過一開關元件連接至各相線路。6.根據權利要求3所述的并網逆變器，其特征在于，所述濾波電容和開關元件均為三個，所述濾波單元還包括六個電感，其中，濾波單元的輸入端和輸出端之間的每相線路上串聯兩個電感，且三個所述濾波電容以星形方式連接后再分別通過一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曾建友，
申請(專利權)人：深圳市長昊機電有限公司，
類型：發明
國別省市：