小功率光伏并网逆变器-solarbe文库

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１１２｜电气时代２００６年第３期EA产品与技术系统＆装置我国正处在经济转轨和蓬勃发展期主要体现在温室效应大规模地开发利用可再生洁净能源利用经济因此太阳能的利用越来越受到人们的广泛重视它将太阳能电池板产生的直流电直接转换为２２０Ｖ／５０Ｈｚ的工频正弦交流电输出至电网系统结构太阳能光伏并网逆变装置的主原理图如图１所示太阳能电池板输出的额定电压为５０ＤＣ变换器被转换为４００Ｖ直流电５０Ｈｚ的交流电５０Ｈｚ正弦电流与电网的相电压同步两部分采用同一个控制芯片ＴＭＳ３２０Ｆ２４０作为控制芯片进行协调控制因为此系统是设计为小功率并网应用只有５０不便于直接进行逆变并网整个变换器分为两级光伏并网逆变器的控制方法ＤＣ下面重点分析此逆变器的控制原理可用矢量进行计算对于光伏并网逆变器的输入端ＵＳＲＳＵＸ电网基波电压幅值在网压ｕＮ（ｔ）为一定的情况下改变ｕＳ（ｔ）的幅值和相位ＰＷＭ整流器输入侧存在一个矢量三角形关系通常可以忽略不计即公式（２）小功率光伏并网逆变器文／北京交通大学电气工程学院王守仁金新民杨海柱该光伏并网逆变器由ＤＣＡＣ变换器两部分组成５０Ｈｚ交流电压输出电流为正弦波形ＬＩＮＲｓＬＩＮＵＮＩＮ（ａ）（ｂ）图１主电路拓朴Ｌ１Ｖ１ＶＴＣＶＴ３ＶＴ４Ｖ５ＶＴ５ＶＴ６Ｖ６Ｖ８ＵｓＶ７ＩＮＬ２ＵＮ２２０Ｖ／５０Ｈｚ太阳能电池阵列电气时代２００６年第３期｜１１３EA产品与技术系统＆装置ｕＳ（ｔ）即可推导出公式（３）ｕＳ（ｔ）ｉＮ（ｔ）］（３）式中Ｌ／ＴＣ从该模型即可以得到本系统所采用的图３所示的控制框图２．控制框图图３所示的控制框图中参考电压Ｕｒｅｆ与光伏电池实际输出电压Ｕｄｃ相比较后再与正弦波形相乘得到正弦指令ｉＮ＊（ｔ）误差经Ｐ调节后得到的值（物理意义上就相当于逆变器输出侧电感上产生的电压）与网压ｕＮ（ｔ）相加得到的波形与三角波比较这样就实现了光伏电池输出电压基本工作在Ｕｒｅｆ附近光伏并网系统的设计１．ＤＣＤＣ变换器的逆变电路可选择的型式有半桥式考虑到输入电压较低输出电压太低因此这里采用结构简单它将太阳能电池板输出５０ＤＣ变换器输出电压的稳定该误差电压经比例积分ＰＩ调节后控制ＤＳＰ的ＥＶ事件管理器的一路比较输出的占空比控制Ｂｏｏｓｔ电路的开关管Ｖ的导通和关断进行斩波升压电感电流ｉＬ１流过二极管Ｖ１直接给电容充电ｕｃ上升当Ｖ导通时输入电压给电感充电电容通过续流二极管Ｖ１续流１／（１２．ＤＣＡＣ变换器的主电路采用全桥式结构它将４００Ｖ的直流电转换成为２２０Ｖ图４为光伏逆变器的结构框图同相首先要产生同步信号整形产生同步方波信号捕捉电网电压的过零点便产生同步中断正弦指针复位到零正弦指针加１因此在软件上还要加入滤波程序正弦表指针同网压同步形成幅值可调的正弦电流指令Ｉｒｅｆ这样就实现了输出电流与网压同频Ｕ特性和Ｉｂ所示因此最大功率点的跟踪实际上是一个自寻优过程ＡＣ变换器的控制框图ＤＣＵ特性Ｉ／Ａ３２１５０１００Ｕ／Ｖ（ｂ）Ｉｉ＊Ｎ（ｔ）ｔ）ＰＷＭ产生Ｐ调节ＰＩ调节１１４｜电气时代２００６年第３期EA产品与技术系统＆装置光伏电池的输出电压Ｕｄｃ都能实时地保持相应的最大功率点所对应的电压值通过对光伏电池当前输出电压与电流的检测舍小存大便可使光伏电池动态地工作在最大功率点上具体实现方法如图７软件框图所示试验结果根据以上控制原理方案因为输出电流较小输入电压为５０图６为使用电能质量分析仪得到的一组并网试验波形功率因数为０．９７从波形图可以看出并网电流与网压同频误差很图６并网电压与电流波形图７最大功率点实现框图开始检测光伏电池输出电压电流计算输出功率Ｐ（ｋ）检测光伏电池输出电压电流Ｐ（ｋ）１）１）Ｖａ（ｋ）Ｖａ（ｋ）Ｖａ（ｋ）ＶＵｒｃｆ（ｋ）ａ（ｋ）ＮＮＹＮＹＹ小实现了并网电流与网压同频使输出功率因数接近１使系统具有很好的动态响应充分利用能源通过实验证明该控制方法的正确性并已使系统工作稳定可靠２００５．０７．２２）（上接第１１１页）制的需要程序就从串行口发出响应的命令字符串该按钮上方的反馈信号指示灯就会由红色变成绿色表示通信成功写出成功遇到了两个主要问题二是在远程控制调试时出现了远程控制和监视争夺串行口的问题经过反复试验解决了问题大大提高了工人的操作效果还可以实现远程操作可靠性和可维护性２００５．１１．１５）