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基于紋波功率轉(zhuǎn)移的單相光伏并網(wǎng)逆變器及調(diào)制控制方法

文檔序號(hào):7359235閱讀:200來(lái)源:國(guó)知局
基于紋波功率轉(zhuǎn)移的單相光伏并網(wǎng)逆變器及調(diào)制控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于紋波功率轉(zhuǎn)移的單相光伏并網(wǎng)逆變器及調(diào)制控制方法,基于“能量轉(zhuǎn)移”的思想,通過(guò)在逆變器中增加一個(gè)控制自由度,將直流側(cè)電容的二次功率轉(zhuǎn)移至電感元件,構(gòu)造基于紋波功率轉(zhuǎn)移電路的新型逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。結(jié)合并網(wǎng)電流控制環(huán)節(jié),給出了該新型拓?fù)涞恼{(diào)制方法及系統(tǒng)控制策略。分析證明,該新型單相單級(jí)逆變器不僅能有效控制二次功率擾動(dòng),抑制直流電壓的二次紋波分量,提高光伏系統(tǒng)效率和并網(wǎng)電流質(zhì)量,而且保證儲(chǔ)能電感中為交流電流,避免了電感直流偏置電流對(duì)系統(tǒng)可靠性和效率的影響。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該新型逆變器及調(diào)制控制策略的合理性和有效性。
【專利說(shuō)明】基于紋波功率轉(zhuǎn)移的單相光伏并網(wǎng)逆變器及調(diào)制控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于紋波功率轉(zhuǎn)移的單相光伏并網(wǎng)逆變器及調(diào)制控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏系統(tǒng)直流電壓紋波會(huì)引起以下問(wèn)題:1)紋波電壓會(huì)導(dǎo)致電容溫度升高,是導(dǎo)致電容器損壞的最重要因素;2)直流電壓紋波導(dǎo)致電壓外環(huán)控制量中包含諧波成分,這些諧波成分不僅不能維持直流電壓的穩(wěn)定,而且導(dǎo)致電流內(nèi)環(huán)的參考信號(hào)存在低頻諧波擾動(dòng);3)對(duì)于光伏系統(tǒng)流控制環(huán),即使參考電流中低頻擾動(dòng)得到抑制,在調(diào)制層面,直流側(cè)電壓紋波對(duì)電流跟蹤控制性能的影響也無(wú)法忽略。
[0003]一、理想情況下單相橋式光伏逆變器直流電壓紋波分析
[0004]傳統(tǒng)單相橋式光伏逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示,令電網(wǎng)電壓Us為
[0005]Us (t) =UsCos(Cot)(I)
[0006]式中Us為電壓峰值,ω為電壓角頻率。
[0007]以單位功率因數(shù)并網(wǎng)時(shí),并網(wǎng)電流is為
[0008]is(t) =IsCOS(COt)(2)
[0009]式中Is為并網(wǎng)電流峰值。
[0010]圖2所示逆變器輸出至電網(wǎng)的瞬時(shí)功率pgS
【權(quán)利要求】
1.一種基于紋波功率轉(zhuǎn)移的單相光伏并網(wǎng)逆變器,其特征在于,包括與光伏陣列輸出側(cè)并聯(lián)的三個(gè)橋臂、儲(chǔ)能電感L2 ;每個(gè)橋臂由2個(gè)功率開關(guān)連接而成: 第一橋臂由功率開關(guān)T3和T4組成; 第二橋臂由功率開關(guān)Tl和T2組成; 第三橋臂由功率開關(guān)T5和T6組成; 第一橋臂的中點(diǎn)即a點(diǎn)和第二橋臂的中點(diǎn)即b點(diǎn)為單相光伏并網(wǎng)逆變器的2個(gè)輸出端; 所述的儲(chǔ)能電感L2的兩端分別接b點(diǎn)和第三橋臂的中點(diǎn)即m點(diǎn); 所述的功率開關(guān)為MOSFET。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紋波功率轉(zhuǎn)移的單相光伏并網(wǎng)逆變器,其特征在于,儲(chǔ)能電感的額定電流Il等于逆變器交流側(cè)額定電流Is,即Il = Is ;儲(chǔ)能電感的電感值 為
3.基于權(quán)利要求1或2所述的單相光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法,其特征在于,輸入量包括光伏陣列的輸出電壓瞬時(shí)值Upv、輸出電流瞬時(shí)值ipv和電網(wǎng)電壓瞬時(shí)值Us ;輸出控制量包括*^和\ ; 逆變器通過(guò)控制輸出量(的跟蹤,實(shí)現(xiàn)光伏逆變器的發(fā)電功能,的獲取過(guò)程為:首先將光伏陣列輸出電壓和電流信號(hào)輸入至MPPT環(huán)節(jié),MPPT控制通過(guò)基于極值搜索的MPPT算法實(shí)現(xiàn),MPPT控制輸出光伏陣列的最大功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的直流電壓參考信號(hào)Up' ;其次tC與實(shí)際采樣的直流電壓Upv作差后,經(jīng)PI控制得到并網(wǎng)電流幅值參考量IMf,然后與電網(wǎng)電壓相位信號(hào)相乘,得到并網(wǎng)電流參考量iref* ;并網(wǎng)電流參考信號(hào)與實(shí)際并網(wǎng)電流采樣信號(hào)Uf做差后,經(jīng)過(guò)準(zhǔn)比例諧振控制器,將準(zhǔn)比例控制的輸出量除以Upv,即為逆變控制環(huán)節(jié)的輸出控制量心; 其中準(zhǔn)比例諧振控制器的傳遞函數(shù)為
4.一種單相光伏并網(wǎng)逆變器的調(diào)制方法,其特征在于,采用單極性倍頻技術(shù),即將三角載波與一對(duì)極性相反的調(diào)制波相比較,產(chǎn)生兩對(duì)互補(bǔ)的驅(qū)動(dòng)信號(hào),分別驅(qū)動(dòng)單相全橋逆變的兩個(gè)橋臂;該調(diào)制方法基于權(quán)利要求3所述的單相光伏并網(wǎng)逆變器的控制方法; 其中第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂的調(diào)制信號(hào)a,b,m由以下步驟得到: 根據(jù)心和<,利用下式計(jì)算出三個(gè)橋臂的占空比信號(hào)da,db,dm,
【文檔編號(hào)】H02M7/5387GK103684027SQ201310594581
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】于晶榮, 陳莎, 程美紅, 張雪煜, 王一軍, 段娟鳳, 鄭玉芳, 章文遠(yuǎn), 涂睿, 徐勇 申請(qǐng)人:中南大學(xué)
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