專利名稱：一種并網(wǎng)逆變器控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于逆變電源并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種并網(wǎng)逆變器控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟(jì)對(duì)能源需求的增長(zhǎng)，新能源發(fā)電技術(shù)正愈來(lái)愈受到世界各國(guó)的重視。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要由直流電源、并網(wǎng)逆變器和電網(wǎng)組成，并網(wǎng)逆變器是連接直流電源和電網(wǎng)之間的接口。直流電源可以是光伏陣列、燃料電池等輸出為直流的新能源，也可以是蓄電池。并網(wǎng)逆變器根據(jù)輸出是否帶隔離變壓器，可分為變壓器隔離型和無(wú)變壓器隔離型。無(wú)變壓器隔離型單相全橋并網(wǎng)逆變器因?yàn)槠涓咝省⒌统杀?、和體積小的優(yōu)點(diǎn)在小功 率場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在使用的無(wú)變壓器隔離型單相全橋逆變器并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，如圖I所示，包括逆變并網(wǎng)主電路I，電網(wǎng)電流采樣電路2和并網(wǎng)控制電路3。并網(wǎng)電流控制電路用以控制向電網(wǎng)注入正弦電流。逆變并網(wǎng)主電路I包括直流電源101、逆變器102、和電網(wǎng)103。逆變器102采用單相全橋結(jié)構(gòu)，包括直流儲(chǔ)能電容C；，功率管兄、S2、&、S4，濾波電感L1和濾波電感Z2 ;直流電源101的正極性端和直流儲(chǔ)能電容C11的正極性端連接在一起，直流電源101的負(fù)極性端和直流儲(chǔ)能電容C11的負(fù)極性端連接在一起；功率管S1的集電極和功率管A的集電極并聯(lián)接在直流儲(chǔ)能電容C11的正極性端，功率管的源極和功率管S4的源極并聯(lián)接在直流儲(chǔ)能電容G的負(fù)極性端，功率管兄的源極和功率管的集電極連接在0點(diǎn)，功率管的源極和功率管S4的集電極連接在H2點(diǎn)；濾波電感L1的一端和H'點(diǎn)相連，濾波電感A的另外一端和電網(wǎng)103的一端相連；濾波電感匕的一端和盡點(diǎn)相連,濾波電感L2的另外一端和電網(wǎng)103的另外一端相連。電網(wǎng)電流采樣電路2的輸入端信號(hào)是電網(wǎng)電流的檢測(cè)值/g，電網(wǎng)電流采樣電路2的輸出端連接到并網(wǎng)控制電路3的304的輸入端；并網(wǎng)控制電路3包括PLL (鎖相環(huán))301、《 (余弦計(jì)算函數(shù))模塊302、乘法器303、相加器304、電流調(diào)節(jié)器305和SPWM (正弦脈寬調(diào)節(jié)器)模塊306。PLL (鎖相環(huán))301的輸入端信號(hào)是yg，PLL (鎖相環(huán))301的輸出和cos (余弦計(jì)算函數(shù))模塊302的輸入端連接，cm (余弦計(jì)算函數(shù))模塊302的輸出和乘法器303的一個(gè)輸入端相連，乘法器(303)的另一個(gè)輸入端是并網(wǎng)電流的參考幅值/ref，乘法器303的輸出和相加器304的一個(gè)輸入端相連,相加器304的第二輸入端和電網(wǎng)電流采樣電路2的輸出端相連，相加器304的輸出和電流調(diào)節(jié)器305的輸入端相連，電流調(diào)節(jié)器305的輸出和SPWM (正弦脈寬調(diào)節(jié)器)模塊306的輸入端相連，SPWM(正弦脈寬調(diào)節(jié)器)模塊306的輸出為驅(qū)動(dòng)脈沖Kgl、Vg2、Vg3和Kg4,分別用來(lái)驅(qū)動(dòng)功率管兄、S2、&和然而，此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不能消除并網(wǎng)電流中的直流分量。當(dāng)逆變器采用正弦脈寬調(diào)制技術(shù)時(shí)，由于同一橋臂上下開關(guān)管飽和壓降不一致、驅(qū)動(dòng)脈沖分配不對(duì)稱和控制電路中的運(yùn)算放大器存在零點(diǎn)漂移等原因，會(huì)造成逆變輸出電壓當(dāng)中含有直流分量Udcl。電網(wǎng)饋電電壓中的直流偏置Utk2接近為零mV。因此，當(dāng)逆變器并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，由于逆變輸出電壓中的直流分量Udcl和電網(wǎng)饋電電壓中的直流分量Udc2之間存在直流電壓差，會(huì)導(dǎo)致直流電流注入電網(wǎng)，如圖2所示。圖2為并網(wǎng)逆變器直流注入等效電路原理圖。Udcl為逆變器輸出電壓的直流分量，Utk2為電網(wǎng)饋電電壓的直流分量(Utk2 0)，Rdcl為逆變器的等效直流電阻，Rtk2為電網(wǎng)的等效直流電阻，Idc為并網(wǎng)逆變器注入電網(wǎng)的直流電流。由圖2可得
權(quán)利要求
1.一種并網(wǎng)逆變器控制裝置，它包括逆變并網(wǎng)主電路(I)、電網(wǎng)電流采樣電路(2)、并網(wǎng)控制電路⑶和電壓直流分量抑制電路⑷； 其中逆變并網(wǎng)主電路(I)包括直流電源(101)、逆變器(102)和電網(wǎng)(103);逆變器(102)采用單相全橋結(jié)構(gòu)，包括直流儲(chǔ)能電容C；，功率管兄、功率管S2、功率管S3、功率管S4，濾波電感Z1和濾波電感Z2 ;直流電源(101)的正極性端和直流儲(chǔ)能電容C11的正極性端連接在一起，直流電源(101)的負(fù)極性端和直流儲(chǔ)能電容C1的負(fù)極性端連接在一起；功率管S1的集電極和功率管&的集電極并聯(lián)接在直流儲(chǔ)能電容C1的正極性端，功率管5·2的源極和功率管S4的源極并聯(lián)接在直流儲(chǔ)能電容C11的負(fù)極性端，功率管兄的源極和功率管S2的集電極連接在K點(diǎn)，功率管&的源極和功率管S4的集電極連接在盡點(diǎn)；濾波電感乙的一端和/T1點(diǎn)相連，濾波電感Z1的另外一端和電網(wǎng)(103)的一端相連；濾波電感^2的一端和盡點(diǎn)相連，濾波電感乙的另外一端和電網(wǎng)(103)的另外一端相連；電網(wǎng)電流采樣電路(2)的輸入端信號(hào)是電網(wǎng)電流的檢測(cè)值ig，電網(wǎng)電流采樣電路(2)的輸出端連接到并網(wǎng)控制電路(3)的相加器(304)的輸入端；并網(wǎng)控制電路(3)包括鎖相環(huán)(301)、余弦計(jì)算函數(shù)模塊(302)、乘法器(303)、相加器(304)、電流調(diào)節(jié)器(305)和正弦脈寬調(diào)節(jié)器模塊(306);鎖相環(huán)(301)的輸入端信號(hào)是電網(wǎng)電壓鎖相環(huán)(301)的輸出和余弦計(jì)算函數(shù)模塊(302)的輸入端連接，余弦計(jì)算函數(shù)模塊(302)的輸出和乘法器(303)的一個(gè)輸入端相連，乘法器(303)的另一個(gè)輸入端是并網(wǎng)電流的參考幅值JMf，乘法器(303)的輸出和相加器(304)的一個(gè)輸入端相連，相加器(304)的第二輸入端和電壓直流分量抑制電路(4)的輸出端相連，相加器(304)的第三輸入端和電網(wǎng)電流米樣電路(2)的輸出端相連,相加器(304)的輸出和電流調(diào)節(jié)器(305)的輸入端相連，電流調(diào)節(jié)器(305)的輸出和正弦脈寬調(diào)節(jié)器模塊(306)的輸入端相連，正弦脈寬調(diào)節(jié)器模塊(306)的輸出驅(qū)動(dòng)脈沖，分別為Fgl、Vg2、Kg3和Kg4，用來(lái)驅(qū)動(dòng)功率管兄、和&，其特征是 電壓直流分量抑制電路模塊(4)用于控制并網(wǎng)逆變器(102)的輸出電壓直流分量為零，該模塊由采樣調(diào)理電路(401)、低通濾波電路(402)、直流分量調(diào)節(jié)電路(403)和第一減法比較器(404)順次連接而成；采樣調(diào)理電路(401)為電壓直流分量抑制電路模塊(4)的第一級(jí)電路，該電路的兩個(gè)輸入端連接采樣輸入點(diǎn)，其中一個(gè)輸入端連接并網(wǎng)逆變器(102)的逆變橋臂中點(diǎn)/T1，另外一個(gè)輸入端連接并網(wǎng)逆變器(102)的逆變橋臂中點(diǎn)/Z2，采樣輸入信號(hào) Η1Η2為頻率等于開關(guān)頻率的高頻PWM波信號(hào)，采樣調(diào)理電路(401)的輸出端連接低通濾波電路(402)的輸入端，低通濾波電路(402)的輸出端連接直流分量調(diào)節(jié)電路(403)的輸入端，第一減法比較器(404)的正極性端和負(fù)極性端分別連接電壓直流分量基準(zhǔn)Vdc*和直流分量調(diào)節(jié)電路(403)的輸出端％。，第一減法比較器(404)的輸出端的輸出信號(hào)。疊加到并網(wǎng)電流的參考輸入端，通過(guò)負(fù)反饋抑制并網(wǎng)逆變器的直流注入分量為零。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種并網(wǎng)逆變器控制裝置，其特征是直流分量抑制電路模塊中的采樣調(diào)理電路采用電阻分壓的差分放大器結(jié)構(gòu)進(jìn)行采樣，用于實(shí)現(xiàn)高頻PWM波信號(hào)的采樣、衰減；采樣調(diào)理電路由第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一電容Cl、第四電阻R4、第二電容C2和運(yùn)算放大器ICl組成；第一電阻Rl的輸入端連接并網(wǎng)逆變器(102)的全橋逆變器的一個(gè)橋臂中點(diǎn)/T1，第一電阻R1的另外一端連接運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端，第二電阻R2的輸入端連接并網(wǎng)逆變器(102)的全橋逆變器另外一個(gè)橋臂中點(diǎn)/Z2，第二電阻R2的另外一端連接運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端，第三電阻R3和第一電容C1并聯(lián)，并聯(lián)的一端連接運(yùn)算放大器ICl的反相輸入端，并聯(lián)的另外一端連接運(yùn)算放大器ICl的輸出端，第四電阻R4和第二電容C2并聯(lián)，并聯(lián)的一端連接運(yùn)算放大器ICl的同相輸入端，并聯(lián)的另外一端連接到地；運(yùn)算放大器ICl的輸出連接到低通濾波器(402)的輸入端，此連接點(diǎn)電壓為Vl，低通濾波電路(402)采用二階低通濾波器結(jié)構(gòu)，用于濾除Vl的交流分量得到電壓直流分量，由第五電阻R5、第三電容C3、第六電阻R6和第四電容C4組成；第五電阻R5的一端和米樣調(diào)理電路401的輸出端相連接,第五電阻R5的另外一端和第六電阻R6、第三 電容C3的一端連接在一點(diǎn)，第三電容C3的另外一端接地，第六電阻R6的另外一端連接第四電容C4的一端，此連接點(diǎn)電壓為直流電壓Vd。，第四電容C4的另外一端接地；直流分量調(diào)節(jié)電路(403)用于對(duì)直流電SVd。進(jìn)行PI調(diào)節(jié)得到與逆變并網(wǎng)主電路中極性相同、大小成比例的直流分量，由第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第五電容C5和運(yùn)算放大器IC2組成；第七電阻R7的一端連接低通濾波電路(402)的輸出端，第八電阻R8的一端連接運(yùn)算放大器IC2的同相輸入端，第八電阻R8的另外一端接地，第七電阻R7的另外一端和第九電阻R9的一端、運(yùn)算放大器IC2的反相輸入端連接在一起，第九電阻R9的另外一端和第五電容C5的一端連接在一起，第五電容C5的另外一端連接在運(yùn)算放大器IC2的輸出端，此連接點(diǎn)電壓為調(diào)節(jié)后的直流電壓Ud。；第一減法比較器(404)的正極性端連接電壓直流分量基準(zhǔn)Udc*，第一減法比較器(404)的負(fù)極性端連接直流分量調(diào)節(jié)電路(403)的輸出端，第一減法比較器(404)的輸出Λ Ud。疊加到并網(wǎng)電流的參考輸入端。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種并網(wǎng)逆變器控制裝置，是在現(xiàn)有的單相全橋并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中增設(shè)直流分量抑制電路，通過(guò)對(duì)全橋逆變器兩個(gè)橋臂中點(diǎn)之間的高頻PWM波差分采樣、低通濾波、比例積分調(diào)節(jié)得到逆變側(cè)輸出電壓直流分量反饋量，把所述直流分量反饋量和電壓直流分量基準(zhǔn)值(設(shè)定為零伏)相比較得到直流分量偏差。把所述直流分量偏差以負(fù)反饋的形式和并網(wǎng)電流參考值相疊加，通過(guò)校正并網(wǎng)電流參考值控制逆變器的并網(wǎng)直流注入電流為零。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，既保留了原有系統(tǒng)的特點(diǎn)，又消除了并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)直流注入電流。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102638057SQ20121012077
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者何國(guó)鋒, 徐德鴻, 蘇娜, 謝人, 陳敏 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)