一種具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了一種具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其通過集中控制器根據(jù)電網(wǎng)的三相電流信號(hào)和三相電壓信號(hào)計(jì)算得到總無功補(bǔ)償電流信號(hào)，先后通過光電及電光轉(zhuǎn)換裝置和光纖將該總無功補(bǔ)償電流信號(hào)下發(fā)至并網(wǎng)逆變器，進(jìn)而并網(wǎng)逆變器根據(jù)該總無功補(bǔ)償電流信號(hào)計(jì)算得到自身需要向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流的大小；可見，本系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流隨電網(wǎng)的當(dāng)前狀態(tài)的改變而改變；且集中控制器輸出的總無功補(bǔ)償電流信號(hào)通過光纖傳輸至并網(wǎng)逆變器，大大提高了信號(hào)傳輸速度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，且不需要專用的無功補(bǔ)償設(shè)備兼顧了系統(tǒng)成本和無功補(bǔ)償速度兩個(gè)因素。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及并網(wǎng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)功率 調(diào)節(jié)系統(tǒng)。 -種具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于將發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)同頻同相的交流電 能饋送給電網(wǎng)，并保證較高的并網(wǎng)功率因數(shù)；一般的，系統(tǒng)向電網(wǎng)發(fā)送的電流中只包含有功 電流。但在一些特殊的場合，如局部電網(wǎng)不夠堅(jiān)強(qiáng)，或電網(wǎng)需要統(tǒng)一進(jìn)行無功調(diào)度，或集中 型光伏電站發(fā)電過程引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)，或在分布式發(fā)電系統(tǒng)中電網(wǎng)向用戶提供的有功功 率減少、無功功率不變而引起功率因數(shù)下降不滿足供電公司的功率因數(shù)要求時(shí)，單一的發(fā) 送有功電流的功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)則難以滿足需求。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)采用專用的無功補(bǔ)償設(shè)備，或者具有無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)逆變器，對(duì)電 網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，以維持電網(wǎng)穩(wěn)定。但前者增加了額外投資，后者只能發(fā)送固定容量的無功 電流，無法適應(yīng)無功需求變化快的場合；即現(xiàn)有技術(shù)難以兼顧系統(tǒng)成本及無功補(bǔ)償速度。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 有鑒于此，本申請(qǐng)目的在于提供一種具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系 統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)難以兼顧系統(tǒng)成本及無功補(bǔ)償速度的問題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：
[0006] -種具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括：集中控制器、具有無功補(bǔ) 償功能的并網(wǎng)逆變器、電光及光電轉(zhuǎn)換裝置和光纖；
[0007] 所述集中控制器包括：
[0008] 采樣得到數(shù)字信號(hào)形式的三相電流信號(hào)和三相電壓信號(hào)的采樣及調(diào)理電路；
[0009] 與所述采樣調(diào)理電路連接，根據(jù)所述三相電流信號(hào)和三相電壓信號(hào)計(jì)算得到總無 功補(bǔ)償電流信號(hào)的數(shù)據(jù)處理芯片；
[0010] 所述電光及光電轉(zhuǎn)換裝置至少包括：與所述數(shù)據(jù)處理芯片連接的所述第一電光 轉(zhuǎn)換板、以及與所述并網(wǎng)逆變器連接的所述光電轉(zhuǎn)換板，且所述第一光電轉(zhuǎn)換板與所述光 電轉(zhuǎn)換板通過所述光纖連接，以將所述總無功補(bǔ)償電流信號(hào)通過光纖發(fā)送至所述并網(wǎng)逆變 器。
[0011] 優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理芯片設(shè)置有串行外設(shè)接口 SPI，以輸出所述總無功補(bǔ)償電流 信號(hào)。
[0012] 優(yōu)選的，所述并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括：
[0013] 與所述SPI連接，將所述總無功補(bǔ)償電流信號(hào)由單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的差分信號(hào) 并輸出的第一轉(zhuǎn)換電路；
[0014] 以及，與所述第一轉(zhuǎn)換電路連接，將所述差分信號(hào)形式的總無功補(bǔ)償電流恢復(fù)為 所述單端信號(hào)并輸出至所述第一電光轉(zhuǎn)換板的第二轉(zhuǎn)換電路。
[0015] 優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理芯片還設(shè)置有串行通信接口 SCI ;
[0016] 所述SCI通過數(shù)據(jù)總線與所述并網(wǎng)逆變器連接，以獲取所述并網(wǎng)逆變器的工作狀 態(tài)息；
[0017] 所述數(shù)據(jù)處理芯片還根據(jù)獲取到的所述工作狀態(tài)信息計(jì)算所述并網(wǎng)逆變器的當(dāng) 前容量，并通過所述SPI輸出至所述并網(wǎng)逆變器。
[0018] 優(yōu)選的，所述并網(wǎng)逆變器有多個(gè)，所述并網(wǎng)逆變器與所述光電轉(zhuǎn)換板一一對(duì)應(yīng)。
[0019] 優(yōu)選的，所述電光及光電轉(zhuǎn)換裝置還包括多個(gè)第二電光轉(zhuǎn)換板，所述第二電光轉(zhuǎn) 換板與所述光電轉(zhuǎn)換板一一對(duì)應(yīng)；
[0020] 多個(gè)所述并網(wǎng)逆變器之間通過所述光電轉(zhuǎn)換板和第二電光轉(zhuǎn)換板以菊花鏈形式 進(jìn)行級(jí)聯(lián)連接；所述第一電光轉(zhuǎn)換板僅與第一級(jí)并網(wǎng)逆變器對(duì)應(yīng)光電轉(zhuǎn)換板連接。
[0021] 從上述的技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)通過集中控制器根據(jù)電網(wǎng)的三相電流信號(hào)和 三相電壓信號(hào)計(jì)算得到總無功補(bǔ)償電流信號(hào)，先后通過第一電光轉(zhuǎn)換板、光纖和光電轉(zhuǎn)換 板將該總無功補(bǔ)償電流信號(hào)下發(fā)至并網(wǎng)逆變器，進(jìn)而并網(wǎng)逆變器根據(jù)該總無功補(bǔ)償電流信 號(hào)計(jì)算得到自身需要向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流的大??；本實(shí)施例中，并網(wǎng)逆變器向 電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流的大小不再固定不變，而是由當(dāng)前電網(wǎng)的三相電流信號(hào)和三 相電壓信號(hào)計(jì)算得到，即并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流隨電網(wǎng)的當(dāng)前狀態(tài)的 改變而改變；且集中控制器輸出的總無功補(bǔ)償電流信號(hào)（即通訊指令）通過光纖傳輸至并網(wǎng) 逆變器，大大提高了信號(hào)傳輸速度；因此本申請(qǐng)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償； 同時(shí)，本申請(qǐng)實(shí)施例不需要專用的無功補(bǔ)償設(shè)備，僅通過成本較低的集中控制器、光纖及光 電/電光轉(zhuǎn)換板即可達(dá)到快速動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康模骖櫫讼到y(tǒng)成本和無功補(bǔ)償速度兩個(gè) 因素，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述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 申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例一提供的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例二提供的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例三提供的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例四提供的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0027] 圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例中的并網(wǎng)逆變器雙環(huán)控制原理示意圖；
[0028] 圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例中SPI信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0030] 本申請(qǐng)實(shí)施例公開了一種具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以解決現(xiàn) 有技術(shù)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)難以兼顧系統(tǒng)成本及無功補(bǔ)償速度的問題。
[0031] 參照?qǐng)D1，本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 包括：集中控制器1、具有無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)逆變器2、電光及光電轉(zhuǎn)換裝置和光纖5。其 中，所述電光及光電轉(zhuǎn)換裝置至少包括：光電轉(zhuǎn)換板3和第一電光轉(zhuǎn)換板41 ;集中控制器1 包括：采樣調(diào)理電路11和數(shù)據(jù)處理芯片12,且數(shù)據(jù)處理芯片12分別與采樣調(diào)理電路11和 第一電光轉(zhuǎn)換板41連接。并網(wǎng)逆變器2與光電轉(zhuǎn)換板3連接，光電轉(zhuǎn)換板3與第一電光轉(zhuǎn) 換板41之間通過光纖5連接，以將數(shù)據(jù)處理芯片12的輸出信號(hào)饋送至所述并網(wǎng)逆變器2。
[0032] 上述并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^程如下：采樣調(diào)理電路11采樣得 到數(shù)字信號(hào)形式的三相電流信號(hào)（i a、ib和i。）和三相電壓信號(hào)（ua、ub和u。）;數(shù)據(jù)處理芯片 12根據(jù)所述三相電流信號(hào)（i a、ib和i。）和三相電壓信號(hào)（ua、ub和u。）計(jì)算得到總無功補(bǔ)償 電流信號(hào)；第一電光轉(zhuǎn)換板41將上述總無功補(bǔ)償電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光信號(hào)，經(jīng)光纖5 遠(yuǎn)程傳輸至光電轉(zhuǎn)換板3,光電轉(zhuǎn)換板3再將該光信號(hào)逆轉(zhuǎn)換為總無功補(bǔ)償電流信號(hào)，提供 給并網(wǎng)逆變器2 ;并網(wǎng)逆變器2利用其無功補(bǔ)償功能，根據(jù)所述總無功補(bǔ)償電流信號(hào)和自身 預(yù)設(shè)的無功補(bǔ)償分配比例計(jì)算得到自身需要向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流的大小，從而 完成了無功補(bǔ)償過程。
[0033] 由上述結(jié)構(gòu)及工作過程可知，本申請(qǐng)實(shí)施例通過集中控制器根據(jù)電網(wǎng)的三相電流 信號(hào)和三相電壓信號(hào)計(jì)算得到總無功補(bǔ)償電流信號(hào)，先后通過第一電光轉(zhuǎn)換板、光纖和光 電轉(zhuǎn)換板將該總無功補(bǔ)償電流信號(hào)下發(fā)至并網(wǎng)逆變器，進(jìn)而并網(wǎng)逆變器根據(jù)該總無功補(bǔ)償 電流信號(hào)計(jì)算得到自身需要向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流的大??；本實(shí)施例中，并網(wǎng)逆 變器向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流的大小不再固定不變，而是由當(dāng)前電網(wǎng)的三相電流信 號(hào)和三相電壓信號(hào)計(jì)算得到，即并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流隨電網(wǎng)的當(dāng)前 狀態(tài)的改變而改變；且集中控制器輸出的總無功補(bǔ)償電流信號(hào)（即通訊指令）通過光纖傳輸 至并網(wǎng)逆變器，大大提高了信號(hào)傳輸速度；因此本申請(qǐng)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無 功補(bǔ)償；同時(shí)，本申請(qǐng)實(shí)施例不需要專用的無功補(bǔ)償設(shè)備，僅通過成本較低的集中控制器、 光纖及光電/電光轉(zhuǎn)換板即可達(dá)到快速動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康?，兼顧了系統(tǒng)成本和無功補(bǔ)償 速度兩個(gè)因素，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題。
[0034] 優(yōu)選的，本申請(qǐng)實(shí)施例二提供了另一種具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系 統(tǒng)；如圖2所示，其包括：集中控制器1、具有無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)逆變器2、電光及光電轉(zhuǎn) 換裝置、光纖5、第一轉(zhuǎn)換電路61和第二轉(zhuǎn)換電路62。其中，所述電光及光電轉(zhuǎn)換裝置至少 包括：光電轉(zhuǎn)換板3和第一電光轉(zhuǎn)換板41 ;集中控制器包括：米樣調(diào)理電路11和數(shù)據(jù)處理 芯片12 ;數(shù)據(jù)處理芯片12設(shè)置有串行外設(shè)接口（SPI) 121。
[0035] 基于SPI通信協(xié)議，數(shù)據(jù)處理芯片12生成的信號(hào)通過串行外設(shè)接口 121輸出，進(jìn) 而由第一轉(zhuǎn)換電路61轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)后，傳輸至第二轉(zhuǎn)換電路62,第二轉(zhuǎn)換電路62將上述 差分信號(hào)還原為單端信號(hào)，在傳輸至第一電光轉(zhuǎn)換板41。
[0036] 第一電光轉(zhuǎn)換板41與光電轉(zhuǎn)換板3之間通過光纖5連接，光電轉(zhuǎn)換板3與并網(wǎng)逆 變器2連接；第一電光轉(zhuǎn)換板41將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并通過光纖5遠(yuǎn)程傳輸 至并網(wǎng)逆變器側(cè)；在并網(wǎng)逆變器側(cè)，首先由光電轉(zhuǎn)換板3將接收到的光信號(hào)還原為電信號(hào)， 再饋送至并網(wǎng)逆變器2。
[0037] 上述并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)墓ぷ鬟^程如下：采樣調(diào)理電路11采樣得 到數(shù)字信號(hào)形式的三相電流信號(hào)（i a、ib和i。）和三相電壓信號(hào)（ua、ub和u。）;數(shù)據(jù)處理芯片 12根據(jù)所述三相電流信號(hào)（i a、ib和i。）和三相電壓信號(hào)（ua、ub和u。）計(jì)算得到總無功補(bǔ)償 電流信號(hào)，并通過串行外設(shè)接口 121以同步串行通信的方式輸出；串行外設(shè)接口 121輸出的 信號(hào)為單端信號(hào)，通過第一轉(zhuǎn)換電路61將其轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)后輸出，提高了信號(hào)的抗干擾 能力，在信號(hào)接收側(cè)（即第一電光轉(zhuǎn)換板41)配置第二轉(zhuǎn)換電路62,先將接收到的差分信號(hào) 形式的總無功補(bǔ)償電流還原為單端信號(hào)形式，再通過第一電光轉(zhuǎn)換板41將電信號(hào)(單端信 號(hào)）形式的總無功補(bǔ)償電流轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，以通過光纖遠(yuǎn)程傳輸至并網(wǎng)逆變器側(cè)，并網(wǎng)逆變 器側(cè)的光電轉(zhuǎn)換板3將接收到的光信號(hào)還原為電信號(hào)，并饋送給并網(wǎng)逆變器2 ;進(jìn)而并網(wǎng)逆 變器2利用其無功補(bǔ)償功能，根據(jù)所述總無功補(bǔ)償電流信號(hào)和自身預(yù)設(shè)的無功補(bǔ)償分配比 例計(jì)算得到自身需要向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流的大小，從而完成了無功補(bǔ)償過程。
[0038] 由上述結(jié)構(gòu)及工作過程可知，本申請(qǐng)實(shí)施例通過集中控制器根據(jù)電網(wǎng)的三相電流 信號(hào)和三相電壓信號(hào)計(jì)算得到總無功補(bǔ)償電流信號(hào)，先后通過第一電光轉(zhuǎn)換板、光纖和光 電轉(zhuǎn)換板將該總無功補(bǔ)償電流信號(hào)下發(fā)至并網(wǎng)逆變器，進(jìn)而并網(wǎng)逆變器根據(jù)該總無功補(bǔ)償 電流信號(hào)計(jì)算得到自身需要向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流的大小；即本申請(qǐng)實(shí)施例中， 并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流隨電網(wǎng)的當(dāng)前狀態(tài)的改變而改變；且集中控制 器輸出的總無功補(bǔ)償電流信號(hào)通過光纖傳輸至并網(wǎng)逆變器，大大提高了信號(hào)傳輸速度，實(shí) 現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，且不需要專用的無功補(bǔ)償設(shè)備兼顧了系統(tǒng)成本和無功補(bǔ) 償速度兩個(gè)因素。同時(shí)，本申請(qǐng)實(shí)施例還應(yīng)用SPI通信協(xié)議，數(shù)據(jù)處理芯片生成的總無功補(bǔ) 償電流信號(hào)通過SPI接口輸出，簡單高效；同時(shí)，通過第一轉(zhuǎn)換電路和第二轉(zhuǎn)換電路，實(shí)現(xiàn) 了總無功補(bǔ)償電流信號(hào)在數(shù)據(jù)處理芯片和第一電光轉(zhuǎn)換板之間以差分信號(hào)的形式傳輸，提 高了信號(hào)的抗干擾能力，從而保證了無功補(bǔ)償?shù)木_度。
[0039] 可選的，上述第一轉(zhuǎn)換電路和第二轉(zhuǎn)換電路均選用具有雙向轉(zhuǎn)換功能的信號(hào)轉(zhuǎn)換 電路，即根據(jù)相應(yīng)的控制指令，即可將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)，又可將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為單 端信號(hào)。圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例中SPI通信主從模式下SPI信號(hào)(單端信號(hào))與差分信號(hào)之間 的轉(zhuǎn)換示意圖。
[0040] 為進(jìn)一步保證無功補(bǔ)償?shù)木_度，本申請(qǐng)實(shí)施例三提供了另一種具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ) 償功能的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)；如圖3所示，其包括：集中控制器1、具有無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng) 逆變器2、電光及光電轉(zhuǎn)換裝置、光纖5、第一轉(zhuǎn)換電路61和第二轉(zhuǎn)換電路62。其中，所述電 光及光電轉(zhuǎn)換裝置至少包括：光電轉(zhuǎn)換板3和第一電光轉(zhuǎn)換板41 ;集中控制器包括：采樣 調(diào)理電路11和數(shù)據(jù)處理芯片12 ;數(shù)據(jù)處理芯片12設(shè)置有串行外設(shè)接口（SPI) 121和串行 通信接口（SCI) 122。
[0041] 基于SCI通信協(xié)議，數(shù)據(jù)處理芯片12通過串行通信接口 122從數(shù)據(jù)總線(如RS485 總線）上獲取并網(wǎng)逆變器2的工作狀態(tài)信息。
[0042] 基于SPI通信協(xié)議，數(shù)據(jù)處理芯片12生成的信號(hào)通過串行外設(shè)接口 121輸出，進(jìn) 而由第一轉(zhuǎn)換電路61轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)后，傳輸至第二轉(zhuǎn)換電路62,第二轉(zhuǎn)換電路62將上述 差分信號(hào)還原為單端信號(hào)，在傳輸至第一電光轉(zhuǎn)換板41。其中，數(shù)據(jù)處理芯片12生成的信 號(hào)包括：根據(jù)電網(wǎng)的三相電流信號(hào)（i a、ib和i。）和三相電壓信號(hào)（ua、ub和u。）計(jì)算得到的 總無功補(bǔ)償電流信號(hào)，以及根據(jù)所述工作狀態(tài)信息計(jì)算得到的并網(wǎng)逆變器2的當(dāng)前容量。
[0043] 第一電光轉(zhuǎn)換板41與光電轉(zhuǎn)換板3之間通過光纖5連接，光電轉(zhuǎn)換板3與并網(wǎng)逆 變器2連接；第一電光轉(zhuǎn)換板41將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并通過光纖5遠(yuǎn)程傳輸 至并網(wǎng)逆變器側(cè)；在并網(wǎng)逆變器側(cè)，首先由光電轉(zhuǎn)換板3將接收到的光信號(hào)還原為電信號(hào)， 再饋送至并網(wǎng)逆變器2。
[0044] 上述并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，并網(wǎng)逆變器2將自身的工作狀態(tài)信息發(fā)送至數(shù)據(jù)總 線；基于SCI通信協(xié)議，數(shù)據(jù)處理芯片12通過串行通信接口 122獲取數(shù)據(jù)總線上的工作狀 態(tài)信息；數(shù)據(jù)處理芯片12 -方面根據(jù)電網(wǎng)的三相電流信號(hào)（ia、ib和i。）和三相電壓信號(hào) (ua、u b和u。）計(jì)算得到總無功補(bǔ)償電流信號(hào)，另一方面根據(jù)所述工作狀態(tài)信息計(jì)算并網(wǎng)逆 變器2的當(dāng)前容量；所述總無功補(bǔ)償電流信號(hào)和并網(wǎng)逆變器2的當(dāng)前容量經(jīng)串行外設(shè)接口 121輸出后，經(jīng)第一轉(zhuǎn)換電路61轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)進(jìn)行傳輸，至接收側(cè)后，先經(jīng)第二轉(zhuǎn)換電路 62將該差分信號(hào)還原為單端信號(hào)，再由第一電光轉(zhuǎn)換板41轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過光纖進(jìn)行遠(yuǎn) 距離傳輸；至光電轉(zhuǎn)換板3后，還原為電信號(hào)發(fā)送至并網(wǎng)逆變器2 ;并網(wǎng)逆變器2根據(jù)所述 當(dāng)前容量和所述總無功補(bǔ)償信號(hào)計(jì)算得到自身需要向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功補(bǔ)償電流的大 小，從而完成了無功補(bǔ)償過程。
[0045] 由上述結(jié)構(gòu)及工作過程可知，本申請(qǐng)實(shí)施例中并網(wǎng)逆變器向電網(wǎng)發(fā)送的單機(jī)無功 補(bǔ)償電流隨電網(wǎng)的當(dāng)前狀態(tài)的改變而改變；且集中控制器輸出的總無功補(bǔ)償電流信號(hào)通 過光纖傳輸至并網(wǎng)逆變器，大大提高了信號(hào)傳輸速度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的快速動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償， 且不需要專用的無功補(bǔ)償設(shè)備兼顧了系統(tǒng)成本和無功補(bǔ)償速度兩個(gè)因素。同時(shí)，集中控制 器利用兩種通訊方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，即：通過較慢的SCI通訊獲取并網(wǎng)逆變器的工作 狀態(tài)信息，由集中控制器中的數(shù)據(jù)處理芯片根據(jù)該工作狀態(tài)信息確定并網(wǎng)逆變器的當(dāng)前容 量，同時(shí)根據(jù)采樣調(diào)理電路獲取到的三相電流信號(hào)計(jì)算得到總無功補(bǔ)償電流信號(hào)；進(jìn)而通 過較快的SPI通訊將所述當(dāng)前容量和總無功補(bǔ)償電流信號(hào)快速饋送至并網(wǎng)逆變器；并網(wǎng)逆 變器利用自身的無功補(bǔ)償功能，計(jì)算得到與自身當(dāng)前工作狀態(tài)及電網(wǎng)現(xiàn)狀相匹配的單機(jī)無 功補(bǔ)償電流；因此，本申請(qǐng)實(shí)施例通過上述一快一慢的兩種通訊方式，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的 快速、高精度的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，還解決了并網(wǎng)逆變器集中調(diào)度通信和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)之間的 矛盾。
[0046] 具體的，并網(wǎng)逆變器根據(jù)所述當(dāng)前容量和所述總無功補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行功率分配和調(diào) 度，輸出相應(yīng)的無功補(bǔ)償電流的方法如下：
[0047] (1)調(diào)度方式選取
[0048] A)自動(dòng)方式
[0049] 接收電網(wǎng)無功調(diào)度指令，直接分配；或者，根據(jù)集中控制器發(fā)送的通訊指令計(jì)算得 到單機(jī)無功補(bǔ)償電流指令。
[0050] B)手動(dòng)方式
[0051] 人工設(shè)置補(bǔ)償電流大小。
[0052] (2)功率分配
[0053] A)按比例分配，響應(yīng)快，相當(dāng)于單機(jī)并網(wǎng)逆變器功率集中一次分配；分配公式如 下：
[0054] 功齡容量(紅.令容量讀聯(lián)總?cè)萘浚?_ 本單機(jī)當(dāng)前容量 （總無功指令容量>并聯(lián)總?cè)萘浚?br> [0055] 其中，本單機(jī)當(dāng)前容量即數(shù)據(jù)處理芯片根據(jù)本并網(wǎng)逆變器的工作狀態(tài)信息計(jì)算得 到的當(dāng)前容量，并聯(lián)總?cè)萘繛樗霾⒕W(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的所有并網(wǎng)逆變器的當(dāng)前容量之 和；上述公式中的各容量均可折算為相應(yīng)的無功補(bǔ)償電流，即總無功指令容量與數(shù)據(jù)處理 芯片計(jì)算得到的總無功補(bǔ)償電流相對(duì)應(yīng)，單機(jī)無功指令容量與單機(jī)無功補(bǔ)償電流相對(duì)應(yīng)； 故通過上式可計(jì)算得到每臺(tái)并網(wǎng)逆變器需要向電網(wǎng)發(fā)送的無功補(bǔ)償電流的大小。
[0056] 按比例分配可能存在容量差異時(shí)，分配不合理，利用不充分，諧波大等問題。
[0057] B)優(yōu)化調(diào)度，由集中控制器對(duì)下屬并聯(lián)并網(wǎng)逆變器進(jìn)行優(yōu)化配置，配置方案根據(jù) 各個(gè)并網(wǎng)逆變器的容量、狀態(tài)、工作時(shí)長等因素綜合考慮，該方案適合無功變動(dòng)不大，不劇 烈場合，該方案何況充分利用各并聯(lián)并網(wǎng)逆變器容量，減少逆變器輕載運(yùn)行發(fā)大量諧波的 情況，改善電能質(zhì)量，同時(shí)可以讓逆變器合理使用延長使用壽命。
[0058] C)綜合A，B兩種方案，人工選取或者集中控制器智能選取功率調(diào)度。集中控制器 根據(jù)歷史信息，優(yōu)化處理合理選取調(diào)度方案，在總無功需求小的情況下，優(yōu)化調(diào)度，需求大 時(shí)，按容量比例分配，相關(guān)控制策略需結(jié)合實(shí)際需求制定。
[0059] 對(duì)于存在多個(gè)并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)系統(tǒng)，為盡量降低成本，本申請(qǐng)實(shí)施例四又提供 了一種具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)；如圖4所示，其包括：集中控制器1、多 個(gè)具有無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)逆變器2 (即圖4所示的并網(wǎng)逆變器（1)、并網(wǎng)逆變器（2)…… 并網(wǎng)逆變器（η))、電光及光電轉(zhuǎn)換裝置、光纖5、第一轉(zhuǎn)換電路61和第二轉(zhuǎn)換電路62。其 中，所述電光及光電轉(zhuǎn)換裝置至少包括：光電轉(zhuǎn)換板3、第一電光轉(zhuǎn)換板41和第二電光轉(zhuǎn)換 板42 ;集中控制器包括：采樣調(diào)理電路11和數(shù)據(jù)處理芯片12 ;數(shù)據(jù)處理芯片12設(shè)置有串 行外設(shè)接口（SPI) 121和串行通信接口（SCI) 122。
[0060] 基于SCI通信協(xié)議，數(shù)據(jù)處理芯片12通過串行通信接口 122從數(shù)據(jù)總線(如RS485 總線）上獲取并網(wǎng)逆變器2的工作狀態(tài)信息。
[0061] 基于SPI通信協(xié)議，數(shù)據(jù)處理芯片12生成的信號(hào)通過串行外設(shè)接口 121輸出，進(jìn) 而由第一轉(zhuǎn)換電路61轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)后，傳輸至第二轉(zhuǎn)換電路62,第二轉(zhuǎn)換電路62將上述 差分信號(hào)還原為單端信號(hào)，在傳輸至第一電光轉(zhuǎn)換板41。
[0062] 每個(gè)并網(wǎng)逆變器2配置有一個(gè)光電轉(zhuǎn)換板3和一個(gè)第二電光轉(zhuǎn)換板42,多個(gè)并網(wǎng) 逆變器之間采用菊花鏈連接方式進(jìn)行級(jí)聯(lián)連接，即：第一電光轉(zhuǎn)換板41通過光纖與第一級(jí) 并網(wǎng)逆變器對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換板3連接，每級(jí)并網(wǎng)逆變器對(duì)應(yīng)的第二電光轉(zhuǎn)換板42的輸入端 與其光電轉(zhuǎn)換板3進(jìn)行電連接，輸出端與下一級(jí)并網(wǎng)逆變器的光電轉(zhuǎn)換板3通過光纖連接； 每級(jí)并網(wǎng)逆變器的光電轉(zhuǎn)換板3轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)形式的通訊指令，一方面發(fā)送至該級(jí)并 網(wǎng)逆變器，另一方面發(fā)送至該級(jí)并網(wǎng)逆變器的第二電光轉(zhuǎn)換板42,以將通訊指令重新轉(zhuǎn)換 為光信號(hào)傳送至下一級(jí)并網(wǎng)逆變器，即各級(jí)并網(wǎng)逆變器配置的光電轉(zhuǎn)換板3相當(dāng)于光纖接 收頭，第二電光轉(zhuǎn)換板42相當(dāng)于光纖發(fā)送頭；集中控制器生成的通訊指令逐級(jí)傳輸至各個(gè) 并網(wǎng)逆變器。
[0063] 另外，級(jí)聯(lián)順序根據(jù)各個(gè)并網(wǎng)逆變器之間的距離決定，目的在于使得相鄰兩級(jí)并 網(wǎng)逆變器的間距之和最小，即所用的光纖長度最小。
[0064] 由上述結(jié)構(gòu)可知，相對(duì)于集中控制器分別通過光纖與每個(gè)并網(wǎng)逆變器連接，本申 請(qǐng)實(shí)施例采用菊花鏈連接方式將各個(gè)并網(wǎng)逆變器通過光纖進(jìn)行級(jí)聯(lián)連接，大大減少了光纖 的使用量，減小了系統(tǒng)成本；同時(shí)，光纖的高速傳輸特性保證了通訊指令逐級(jí)傳輸?shù)乃俣龋?因此雖然集中控制器生成的通訊指令逐級(jí)傳輸至各個(gè)并網(wǎng)逆變器，但不會(huì)降低各個(gè)并網(wǎng)逆 變器無功補(bǔ)償速度。
[0065] 另外，本申請(qǐng)實(shí)施例中，采樣調(diào)理電路的輸入信號(hào)為通過電流傳感器獲取到的模 擬信號(hào)形式的三相電流信號(hào)和通過電壓傳感器獲取到的模擬信號(hào)形式的三相電壓信號(hào)，采 樣調(diào)理電路內(nèi)置信號(hào)調(diào)理模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將所述三相電流信號(hào)和三相電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換 為數(shù)值范圍滿足數(shù)據(jù)處理芯片要求的數(shù)字信號(hào)。
[0066] 本申請(qǐng)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理芯片根據(jù)瞬時(shí)無功功率理論計(jì)算得到總無功補(bǔ)償電 流；具體的，將三相電流信號(hào)ia、ib和i。進(jìn)行clark坐標(biāo)變換，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的電 網(wǎng)電流信號(hào)ia和ie (如下公式一)，進(jìn)而將ia和ie進(jìn)行park坐標(biāo)變化，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)系下的電網(wǎng)電流信號(hào)i p和i,(如下公式二)，并通過低通濾波器濾波(濾除諧波)，濾波后 的ip即為瞬時(shí)有功基波電流，濾波后的i,即為瞬時(shí)無功基波電流；將濾波前后的i,相減， 即得到無功諧波電流；根據(jù)實(shí)際需求，無功補(bǔ)償包括基波無功補(bǔ)償(只補(bǔ)償無功基波電流） 和全補(bǔ)償(既補(bǔ)償無功基波電流，又補(bǔ)償無功諧波電流)。三相電壓信號(hào)用于確定電網(wǎng)相位。
[0067] 其中，clark坐標(biāo)變換公式為： " 1 1 ?γ. π γ. η
[i ? [Τ 1 ~ 2 ~2 Ια Ια
[0068] Γ = λ/ - 廠％ = C32 Ζ:(公式一）； ιβ V3 . 1 λ/3 . · 0 - h h L 2 2 J
[0069] park坐標(biāo)變換公式為： 「sinftii -cosiWi] a 「C
[0070] f = . c31 4 =C α (公式二)。 iq L_c〇SiWi _sm欣」"- ιβ L'c」
[0071] 本申請(qǐng)實(shí)施例中，并網(wǎng)逆變器在結(jié)合集中控制器進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，還對(duì)電網(wǎng) 進(jìn)行有功功率調(diào)節(jié)；具體的，采用傳統(tǒng)的電感電流內(nèi)環(huán)和直流電壓外環(huán)的雙環(huán)控制方式，基 于電網(wǎng)電壓前饋解耦控制策略，采用PI調(diào)節(jié)器生成有功補(bǔ)償信號(hào)，控制原理框圖如圖5所 /_J、1 〇
[0072] 對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請(qǐng)。 對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本申請(qǐng)的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請(qǐng) 將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，包括：集中控制器、 具有無功補(bǔ)償功能的并網(wǎng)逆變器、電光及光電轉(zhuǎn)換裝置和光纖； 所述集中控制器包括： 采樣得到數(shù)字信號(hào)形式的三相電流信號(hào)和三相電壓信號(hào)的采樣調(diào)理電路； 與所述采樣調(diào)理電路連接，根據(jù)所述三相電流信號(hào)和三相電壓信號(hào)計(jì)算得到總無功補(bǔ) 償電流信號(hào)的數(shù)據(jù)處理芯片； 所述電光及光電轉(zhuǎn)換裝置至少包括：與所述數(shù)據(jù)處理芯片連接的第一電光轉(zhuǎn)換板、以 及與所述并網(wǎng)逆變器連接的光電轉(zhuǎn)換板，且所述第一電光轉(zhuǎn)換板與所述光電轉(zhuǎn)換板通過所 述光纖連接，以將所述總無功補(bǔ)償電流信號(hào)通過光纖發(fā)送至所述并網(wǎng)逆變器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理芯片設(shè)置有 串行外設(shè)接口 SPI，以輸出所述總無功補(bǔ)償電流信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，還包括： 與所述SPI連接，將所述總無功補(bǔ)償電流信號(hào)由單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的差分信號(hào)并輸 出的第一轉(zhuǎn)換電路； 以及，與所述第一轉(zhuǎn)換電路連接，將所述差分信號(hào)形式的總無功補(bǔ)償電流恢復(fù)為所述 單端信號(hào)并輸出至所述第一電光轉(zhuǎn)換板的第二轉(zhuǎn)換電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理芯片還設(shè)置 有串行通信接口 SCI ; 所述SCI通過數(shù)據(jù)總線與所述并網(wǎng)逆變器連接，以獲取所述并網(wǎng)逆變器的工作狀態(tài)信 息； 所述數(shù)據(jù)處理芯片還根據(jù)獲取到的所述工作狀態(tài)信息計(jì)算所述并網(wǎng)逆變器的當(dāng)前容 量，并通過所述SPI輸出至所述并網(wǎng)逆變器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述并網(wǎng)逆變器 有多個(gè)，所述并網(wǎng)逆變器與所述光電轉(zhuǎn)換板一一對(duì)應(yīng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于，所述電光及光電轉(zhuǎn)換裝置 還包括多個(gè)第二電光轉(zhuǎn)換板，所述第二電光轉(zhuǎn)換板與所述光電轉(zhuǎn)換板一一對(duì)應(yīng)； 多個(gè)所述并網(wǎng)逆變器之間通過所述光電轉(zhuǎn)換板和第二電光轉(zhuǎn)換板以菊花鏈形式進(jìn)行 級(jí)聯(lián)連接；所述第一電光轉(zhuǎn)換板僅與第一級(jí)并網(wǎng)逆變器對(duì)應(yīng)光電轉(zhuǎn)換板連接。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK203883488SQ201420053736
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】李俊, 陶磊, 王志成, 張玉, 范純漿, 馮紀(jì)歸, 劉忠寶 申請(qǐng)人:陽光電源股份有限公司