光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器設計

1、光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器設計光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器設計5/5光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器設計光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的設計綱要：本文依據(jù)光伏電池陣列和逆變電路的特色，研究比較了常有的光伏逆變器拓撲構造，本文針對光伏發(fā)電系統(tǒng)，設計了一種并網(wǎng)逆變器。選擇由前級DC-DC電路和后級DC-AC電路構成的雙極式系統(tǒng)；比較分析了各樣DC-DC電路最后選擇了Boost電路作為升壓電路，后級的DC-AC電路采納了基本全橋逆變器。在設計光伏并網(wǎng)逆變器的基礎上，利用Matlab對系統(tǒng)的各個控制環(huán)節(jié)以及主電路進行了仿真，最后考證了控制的正確立性?！疽c詞】Boost電路電流追蹤逆變器1逆變器或電源控制器（PCU）在并網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)中起著特

2、別重要的作用PCU的主要作用就是將發(fā)電系統(tǒng)中產(chǎn)生的直流電變換為能夠入網(wǎng)的標準溝通電，當供電部門中斷供電的時候，PCU會自動切斷電源。當太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能超出系統(tǒng)負載實質所需的電量時，將節(jié)余的電量傳輸給公共電網(wǎng)。在陰雨天或許夜晚，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能小于系統(tǒng)負荷實質所需的電能，可經(jīng)過公共電網(wǎng)增補系統(tǒng)負載所需要的電能。同時也要保證在公共電網(wǎng)故障或許維修的時候，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)將不會把電能虧送到公共電網(wǎng)上，以使系統(tǒng)運轉堅固靠譜。如圖1所示。2Boost電路工作原理為了知足并網(wǎng)的要求，升壓電路需要將光伏陣列的輸出電壓上漲為比電網(wǎng)峰值更高的直流電壓。圖2為Boost的電路構造。此中U

3、S為輸入電壓，VT為開關管，C為儲能電容，L為升壓電感。VT為迅速開關管，使用PWM控制。依據(jù)升壓電感電流的連續(xù)與否，Boost有兩種工作方式，連續(xù)和斷續(xù)狀態(tài)。為了保證電能質量，光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中要求Boost必然工作在連續(xù)狀態(tài)，這樣才能保證輸出電流不為脈沖狀態(tài)。Boost電路有兩個工作過程，儲能和放電。我們選擇Boost變換器為二級非間隔型逆變器的DC-DC環(huán)節(jié)變換器。選擇全橋逆變器為DC-AC電路。其主電路構造以下：采納的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)主電路如圖3所示，并網(wǎng)逆變器選用兩級式非間隔型。本系統(tǒng)中的前級DC/DC升壓電路選擇Boost電路，后級為全橋逆變電路。我們選擇開關頻次為fs=12.8kHz，因

4、此逆變器輸出電壓的實質載頻次為2fs=25.6kHz。我們采納DSP作為實現(xiàn)控制的硬件構造，使用TMS320LF2407DSP芯片作為本文控制系統(tǒng)核心。3鑒于DSP的并網(wǎng)控制系統(tǒng)并網(wǎng)系統(tǒng)的整體硬件構造框圖如圖4所示。逆變器數(shù)字并網(wǎng)控制系統(tǒng)以TMS320LF2407芯片為控制核心，充分利用了DSP的硬件資源，如全比較單元PWM1/2，PWM3/4，捕捉口CAP2，A/D采樣，以及外面中斷XINT1等。LF2407芯片收集外面電壓、電流信號并進行A/D變換，經(jīng)過DSP內部的控制算法計算PWM脈寬，控制逆變器橋臂開關開通或關斷，鎖定電網(wǎng)電壓的頻次和相位，控制輸出電流單位功率因數(shù)并網(wǎng)。4全橋逆變器控制

5、方式和PI整定我們采納三角波比較的方式對逆變器進行控制，并利用PI整定作為放大器。PI的參數(shù)決定了三角波控制方式的追蹤特色，三角波載波的頻次越高，輸出波形諧波更易濾除。加入PI整定環(huán)節(jié)后的三角波控制方式如圖5。本文將光伏系統(tǒng)設置為二階系統(tǒng)，其目的是提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的動向性能，提高響應速度。并利用最正確的二階系統(tǒng)工程方式對PI參數(shù)進行整定PI參數(shù)整定后光伏發(fā)電系統(tǒng)開環(huán)傳達函數(shù)為：加入PI調理能大幅度提高動向性性能，系統(tǒng)響應速度加速。此中Tpwm=78us我們選擇了單極性調制作為逆變器的調制方式，那么必須獲取逆變器的輸出參照電流才能對系統(tǒng)進行調制，逆變器的參照電流由電網(wǎng)電壓和系統(tǒng)的輸出功率等條件獲

6、取。參照電流的獲取過程原理如圖6。Upv光伏發(fā)電系統(tǒng)Boost輸出直流電壓，Ipv光伏發(fā)電系統(tǒng)Boost輸出直流電流，Ugird是電網(wǎng)電壓的有效值，Ppv是光伏器件的輸出功率。此中Ppv=UpvIpv，在不考慮電路損耗的狀況下IERF=Ppv/Ugird。光伏電池的最大功率輸出保持在3200W左右，與電網(wǎng)電壓均勻幅值220v相除，獲取逆變器輸出電流的幅值，幅值乘以正弦，即獲取給定電流。5仿真結果我們利用Matlab對控制方式和電路進行了仿真。電流采樣仿真如圖7所示。電流采樣的結果如圖8。此中上幅為采樣電流；下幅為d-q變換后的dv和電壓波形比較。逆變器仿真逆變器的仿真構造如圖9。逆變器仿真結果

7、如10所示。圖10中第一層示出采樣電流波形，第二層示出逆變器的電流，第三幅為電網(wǎng)電壓波形。由圖能夠看出，逆變轉變后的電流波形與電網(wǎng)電壓同相。結論本文針對光伏發(fā)電系統(tǒng)設計了一種并網(wǎng)逆變器，要點選擇和研究了主電路和控制方法，選擇了主電路的拓撲構造，設計了前級的Boost和后級的全橋逆變電路，分析了主電路各個部分的工作原理，并對主電路各個器件參數(shù)進行了計算。參照文件1王愛超.光伏發(fā)電系統(tǒng)中單相并網(wǎng)逆變器的研究D.曲阜：曲阜師范大學，2012.96-105.日本光發(fā)電協(xié)會編，劉樹民，雄偉譯.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計與施工M.北京：科學第一版社，2006：58-72.趙爭鳴，陳劍，孫曉瑛.太陽能光伏發(fā)電最大功