一種基于正弦半波的微網(wǎng)電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于正弦半波母線的微網(wǎng)電源，屬于分布式微網(wǎng)電源領(lǐng)域。該電源的拓樸結(jié)構(gòu)包括全橋整流模塊（3）、BOOST模塊（1）、BUCK模塊（2）以及全橋逆變模塊（4），電源的輸入接口包括市電接口和新能源電源接口（下文以光伏電源為例）。市電輸入經(jīng)全橋整流后獲得正弦半波直流母線；光伏電池首先經(jīng)過BOOST模塊輸出最大功率，然后經(jīng)過BUCK模塊輸出與正弦半波直流母線同頻同相的電流源，并直接匯流入直流母線；匯流后的直流母線經(jīng)過工頻全橋逆變電路輸出正弦交流電提供給負(fù)載。本發(fā)明采用了正弦半波直流母線匯流控制來實(shí)現(xiàn)光電實(shí)時互補(bǔ)，不需要儲能設(shè)備和大容量母線電容即可獲得光伏能量的穩(wěn)定輸出和高效利用，達(dá)到了降低發(fā)電系統(tǒng)成本和延長電源壽命的目的。
【專利說明】—種基于正弦半波的微網(wǎng)電源【背景技術(shù)】:
[0001]隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口增加，能源消耗快速增長，帶來能源短缺、環(huán)境污染、生態(tài)惡化等重大問題。世界各國的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)紛紛投入大量的人力和物力到這個新興的產(chǎn)業(yè)當(dāng)中。在過去的若干年間，具有并網(wǎng)發(fā)電功能的光伏并網(wǎng)逆變器在歐美等國得到了廣泛的應(yīng)用，然而在國內(nèi)由于電網(wǎng)配電等各項(xiàng)相關(guān)技術(shù)尚未完全成熟，直接將電能輸送到電網(wǎng)存在對大電網(wǎng)的潛在影響。另有一些研究面向具體應(yīng)用開發(fā)了光伏獨(dú)立逆變器，應(yīng)用于電網(wǎng)難以普及的邊遠(yuǎn)和海島地區(qū)。為了獲得穩(wěn)定的電能，獨(dú)立逆變器通常都配備大容量的蓄電池組以實(shí)現(xiàn)能源的分時調(diào)度，而目前蓄電池技術(shù)的缺陷導(dǎo)致了這些產(chǎn)品與生俱來的高初期投入和維護(hù)成本、能量利用率不足以及各種由蓄電池引起的安全隱患。
[0002]上述原因造成了光伏逆變器在民用和工業(yè)用領(lǐng)域的推廣困難。為此，有必要研究在無蓄電池儲能調(diào)度的前提下，采用市電與光伏實(shí)時匯流互補(bǔ)控制的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光伏能量的穩(wěn)定、高效輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出基于正弦半波母線的微網(wǎng)電源及其控制方法，以實(shí)現(xiàn)在無蓄電池儲能調(diào)度的條件下，光伏能量的穩(wěn)定、高效輸出。
[0004]本發(fā)明微網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)上包括全橋整流模塊(3 )、BOOST模塊(I)、BUCK模塊(2 )以及全橋逆變模塊(4)，由市電接口和光伏電池接口并行構(gòu)成的電源輸入接口 ；其中:市電通過全橋整流模塊(3)輸出正弦半波直流母線，在不采用大容量電容濾波的條件下直接作為電壓源，其輸出端連接到全橋逆變模塊(4)的輸入端；光伏電池通過BOOST電路實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制，其輸出端作為BUCK電路的輸入端，通過BUCK電路輸出與正弦半波直流母線同頻同相的電流源，輸出端連接到全橋逆變模塊(4)的輸入端，同時BUCK電路還維持了 BOOST電路輸出端電壓的穩(wěn)定性；上述電壓源與電流源在正弦半波直流母線上實(shí)現(xiàn)匯流控制，并最終通過全橋逆變電路在低 頻逆變條件下輸出標(biāo)準(zhǔn)交流電。BOOST模塊(I)的控制方法具體包含步驟如下:
[0005]2.1采樣獲得光伏電壓Upv和光伏電流Ipv，并輸入MPPT控制器，該控制器輸出光伏電壓Upv的參考電壓值Upv M ;
[0006]2.2根據(jù)Upv ref與Upv獲得光伏電壓誤差Eupv，將Eupv輸入閉環(huán)反饋控制器1，該控制器輸出BOOST模塊占空比Db。，
[0007]2.3將BOOST模塊占空比Db。輸入母線保護(hù)器，經(jīng)過保護(hù)器判斷后，占空比Db。放大輸出至開關(guān)管MO ；
[0008]所述的母線保護(hù)器的控制步驟如下:
[0009]3.1設(shè)定輸出電壓閾值Ubol〈Ubo2〈Ubo3。采樣BOOST模塊輸出電壓Ubo,若Ub)Ub()1且隊(duì)?！搓?duì)。2，則進(jìn)入步驟3.2 ;若隊(duì)。>隊(duì)。2且隊(duì)?！搓?duì)。3，則進(jìn)入步驟3.3 ;若隊(duì)。>隊(duì)。3，則進(jìn)入步驟3.4 ；
[0010]3.2MPPT控制器執(zhí)行逆過程，即Upv ref的調(diào)整朝著光伏輸出功率Ppv減小的方向變化；[0011]3.3MPPT控制器執(zhí)行逆過程，并且開通放電通道Ml直至Ub。小于Ubtjl，通過電阻Rtl釋放母線能量，以降低Ub。；
[0012]3.4開通放電通道Ml直至Ubo小于Ubtjl,BOOST模塊占空比清零，MO強(qiáng)制關(guān)斷，停止并初始化升壓。
[0013]BUCK模塊(2)的控制方法具體包含步驟如下:
[0014]4.1設(shè)定輸出電壓閾值Ubo0〈Ubo—ref〈Ubol。采樣BOOST模塊輸出電壓Ubo,若Ubo〈Ubo0，則進(jìn)入步驟4.2 ;若Ub()>Ub。。，則進(jìn)入步驟4.3;
[0015]4.2將BUCK模塊占空比清零，強(qiáng)制關(guān)閉M2，停止并初始化匯流；
[0016]4.3將Ubo與Ubo ref做差獲得BOOST模塊輸出電壓誤差Eub。，并將Eub。輸入至閉環(huán)反饋控制器2，獲得BUCK模塊輸出電流參考值幅值Ibu _ ；
[0017]4.4將參考值幅值Ibu amp輸入信號調(diào)理I，得到正弦化并取絕對值的結(jié)果Ibu—Mf，其中正弦化通過同步鎖相PLL實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)電壓Unet同頻同相；
[0018]4.5采樣BUCK模塊輸出電流Ibu，根據(jù)Ibu 與Ibu得到誤差Eibu,將誤差輸入閉環(huán)反饋控制器3，獲得BUCK模塊占空比Dbu ；該結(jié)果與外包絡(luò)線滯環(huán)控制器取與操作，最終輸入驅(qū)動放大電路驅(qū)動開關(guān)管M2。
[0019]用于約束直流母線電壓的瞬時值上限的所述的外包絡(luò)線滯環(huán)控制器的控制步驟如下:首先采樣市電電壓Unet并輸入信號調(diào)理2，取絕對值并放大K倍，其結(jié)果Usa作為BUCK模塊輸出電壓Ubu的外包絡(luò)線，若Ubu>Usa則外包絡(luò)線滯環(huán)控制器輸出O至與門，否則輸出I至與門。上述操作結(jié)果是BUCK模塊輸出電壓Ubu被約束在Unet絕對值與K倍Unet絕對值之間。
[0020]全橋逆變模塊(4)的控制方法具體如下:采樣市電電壓Unet并輸入鎖相環(huán)PLL，PLL捕獲Unrt的上升沿和下降沿并輸出至工頻換向控制器，當(dāng)輸入為上升沿時，控制器關(guān)閉Tl，T4并開通T2，T3 ;當(dāng)輸入為下降沿時，控制器關(guān)閉Τ2，Τ3并開通Τ1，Τ4。開關(guān)信號在驅(qū)動開關(guān)管之前需經(jīng)過死區(qū)延遲。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0021]圖1為本發(fā)明所述微網(wǎng)電源的結(jié)構(gòu)框圖
[0022]圖2為本發(fā)明所述微網(wǎng)電源的電路原理圖
[0023]圖3?5為本發(fā)明所述微網(wǎng)電源的能量流向分析圖
[0024]圖6?8為本發(fā)明所述微網(wǎng)電源的控制方法原理圖
[0025]上述附圖中的主要標(biāo)號名稱:PV為光伏電池；AC為市電；M0為BOOST開關(guān)管；M1為放電通道開關(guān)管；M2為BUCK開關(guān)管；T1?T4為全橋開關(guān)管；L0，LI為濾波電感；E0為大容量電解電容；C0，C1為濾波電容；D0，Dl為續(xù)流二極管；D2?D5為整流二極管；R0為放電電阻；R1為負(fù)載；Ipv為光伏電流；Upv為光伏電壓；Upv 為光伏電壓參考值；Eupv為光伏電壓跟蹤誤差；Db。為升壓電路占空比；Ub。為升壓電路輸出端電壓；Unet為市電電壓；UsaS市電電壓絕對值的K倍；Ub?！樯龎弘娐份敵龆穗妷簠⒖贾担籌bu—amp為匯流電流幅值；Ibu—%為匯流電流參考值；Ibu為降壓電路輸出電流；Eibu為降壓電路輸出電流誤差；Dbu為降壓電路占空比；【具體實(shí)施方式】:
[0026]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0027]本發(fā)明微網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)上包括全橋整流模塊(3 )、BOOST模塊(I)、BUCK模塊(2 )以及全橋逆變模塊(4)，由市電接口和光伏電池接口并行構(gòu)成的電源輸入接口 ；其中:市電通過全橋整流模塊(3)輸出正弦半波直流母線，在不采用大容量電容濾波的條件下直接作為電壓源，其輸出端連接到全橋逆變模塊(4)的輸入端；光伏電池通過BOOST電路實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制，其輸出端作為BUCK電路的輸入端，通過BUCK電路輸出與正弦半波直流母線同頻同相的電流源，輸出端連接到全橋逆變模塊(4)的輸入端，同時BUCK電路還維持了 BOOST電路輸出端電壓的穩(wěn)定性；上述電壓源與電流源在正弦半波直流母線上實(shí)現(xiàn)匯流控制，并最終通過全橋逆變電路在低頻逆變條件下輸出標(biāo)準(zhǔn)交流電。BOOST模塊(I)的控制方法具體包含步驟如下:
[0028]2.1采樣獲得光伏電壓Upv和光伏電流Ipv，并輸入MPPT控制器，該控制器輸出光伏電壓Upv的參考電壓值Upv M ;
[0029]2.2根據(jù)Upv ref與Upv獲得光伏電壓誤差Eupv，將Eupv輸入閉環(huán)反饋控制器1，該控制器輸出BOOST模塊占空比Db。，
[0030]2.3將BOOST模塊占空比Db。輸入母線保護(hù)器，經(jīng)過保護(hù)器判斷后，占空比Db。放大輸出至開關(guān)管MO ；
[0031]所述的母線保護(hù)器的控制步驟如下:
[0032]3.1 設(shè)定閾值 UbQl〈Ub()2〈Ub()3。采樣 BOOST 模塊輸出電壓 Ubo,若 UbQ>Ub()1 且 Ubo〈Ubo2，則進(jìn)入步驟3.2 ;若Ubo>Ubo2且隊(duì)。〈隊(duì)。3，則進(jìn)入步驟3.3 ;若Ubo>Ubo3,則進(jìn)入步驟3.4 ；
[0033]3.2MPPT控制器執(zhí)行逆過程，即Upv ref的調(diào)整朝著光伏輸出功率Ppv減小的方向變化；
[0034]3.3MPPT控制器執(zhí)行逆過程，并且開通放電通道Ml直至Ubo小于Ubtjl，通過電阻Rtl釋放母線能量，以降低Ub。；
[0035]3.4開通放電通道Ml直至Ubo小于Ub()1，B00ST模塊占空比清零，MO強(qiáng)制關(guān)斷，停止并初始化升壓。
[0036]BUCK模塊(2)的控制方法具體包含步驟如下:
[0037]4.1設(shè)定輸出電壓閾值Ubo0〈Ubo—ref〈Ubol。采樣BOOST模塊輸出電壓Ubo,若Ubo〈Ubo0，則進(jìn)入步驟4.2 ;若Ub()>Ub。。，則進(jìn)入步驟4.3;
[0038]4.2將BUCK模塊占空比清零，強(qiáng)制關(guān)閉M2，停止并初始化匯流；
[0039]4.3將Ubo與Ubo ref做差獲得BOOST模塊輸出電壓誤差Eub。，并將Eub。輸入至閉環(huán)反饋控制器2，獲得BUCK模塊輸出電流參考值幅值Ibu _ ；
[0040]4.4將參考值幅值Ibu amp輸入信號調(diào)理I，得到正弦化并取絕對值的結(jié)果Ibu—Mf，其中正弦化通過同步鎖相PLL實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)電壓Unet同頻同相；
[0041]4.5采樣BUCK模塊輸出電流Ibu，根據(jù)Ibu 與Ibu得到誤差Eibu,將誤差輸入閉環(huán)反饋控制器3，獲得BUCK模塊占空比Dbu ；該結(jié)果與外包絡(luò)線滯環(huán)控制器取與操作，最終輸入驅(qū)動放大電路驅(qū)動開關(guān)管M2。
[0042]用于約束直流母線電壓的瞬時值上限的所述的外包絡(luò)線滯環(huán)控制器的控制步驟如下:首先采樣市電電壓Unet并輸入信號調(diào)理2，取絕對值并放大K倍，其結(jié)果Usa作為BUCK模塊輸出電壓Ubu的外包絡(luò)線，若Ubu>Usa則外包絡(luò)線滯環(huán)控制器輸出O至與門，否則輸出I至與門。上述操作結(jié)果是BUCK模塊輸出電壓Ubu被約束在Unet絕對值與K倍Unet絕對值之間。
[0043]全橋逆變模塊(4)的控制方法具體如下:采樣市電電壓Unet并輸入鎖相環(huán)PLL，PLL捕獲Unrt的上升沿和下降沿并輸出至工頻換向控制器，當(dāng)輸入為上升沿時，控制器關(guān)閉Tl，T4并開通T2，T3 ;當(dāng)輸入為下降沿時，控制器關(guān)閉Τ2，Τ3并開通Τ1，Τ4。開關(guān)信號在驅(qū)動開關(guān)管之前需經(jīng)過死區(qū)延遲。
[0044]本發(fā)明微網(wǎng)電源的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括BOOST模塊(I)、BUCK模塊(2 )、全橋整流模塊(3)以及全橋逆變模塊(4)。其中:市電接全橋整流模塊(3)，其輸出端接全橋逆變(4)的輸入端；光伏電池接BOOST模塊，其輸出端接BUCK模塊(2)輸入端；BUCK模塊(2)輸出端直接和全橋整流模塊(3)輸出端并聯(lián)連接到全橋逆變(4)的輸入端。
[0045]本發(fā)明所述微網(wǎng)電源的具體電路如圖2所示，市電輸入接到由二極管D2?D5組成的整流電路，整流電路輸出不經(jīng)過大容量電容，直接接到直流母線上，從而直流母線等價于正弦半波的直流電壓源；光伏輸入經(jīng)過高頻濾波電容CO，接到由開關(guān)管MO控制的BOOST升壓電路輸入端，BOOST電路輸出端保留大容量電解電容EO達(dá)到儲能和低頻濾波的作用；考慮到成本的因素，電解電容耐壓值不會選的很高，因此設(shè)計由RO和Ml組成的放電電路，當(dāng)檢測到Ubo超出設(shè)定工作范圍，則開通Ml強(qiáng)制拉低Ubo ;由開關(guān)管M2控制的BUCK電路輸入端與BOOST電路輸出端電容并聯(lián)連接，輸出經(jīng)過LI和Cl濾波后接入正弦半波直流母線；全橋逆變電路由開關(guān)管TI?T4組成，其輸入端直接接正弦半波直流母線，輸出端直接接負(fù)載。上述開關(guān)管均含內(nèi)置或外置反并聯(lián)二極管。
[0046]本發(fā)明所述微網(wǎng)電源的電路結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于直流母線上未采用大容量電解電容，意義其一在于節(jié)約了電容成本，消除了電容功率損耗；其二在于使后續(xù)全橋逆變電路可以工作在工頻模式，降低了開關(guān)損耗。
[0047]本發(fā)明所述微網(wǎng)電源的電路結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于只有BOOST電路輸出端采用了電容，由于是對直流源進(jìn)行儲能濾波，因此容量可以選擇較小以降低成本，且電路紋波小以提高壽命O
[0048]本發(fā)明所述微網(wǎng)電源內(nèi)部的能量流動情況可分為三種:
[0049][I]如圖3所示的情況最為普遍，此時光伏能量不足以完全支撐負(fù)載所需，能量從光伏和市電兩個支路流向逆變模塊，經(jīng)過工頻逆變后提供給負(fù)載。此時市電作為電壓源而光伏作為電流源，匯流逆變后輸出電壓介于市電內(nèi)包絡(luò)線和幅值K倍于市電的外包絡(luò)線之間；
[0050][2]如圖4所示的情況是在光伏無輸出能量的情況如晚上，此時完全由市電經(jīng)過整流和逆變輸出給負(fù)載，電源功耗僅限于整流二極管和開關(guān)管通態(tài)損耗，通常不足0.5%。此外還可以選擇旁路等措施來進(jìn)一步降低功耗。此時市電作為電壓源獨(dú)立工作，逆變輸出電壓幅值略低于市電，原因是整流二極管和全橋開關(guān)管產(chǎn)生I?2V的壓降；
[0051][3]如圖5所示情況則是光伏能量完全足夠承擔(dān)負(fù)載所需，此時BUCK電路的輸出電壓受限于外包絡(luò)線控制，因此輸出電壓為K倍于市電電壓的正弦波交流電。
[0052]本發(fā)明所述微網(wǎng)電源的具體控制方法實(shí)施過程包括三個部分，分別圍繞BOOST模塊、BUCK模塊以及全橋逆變模塊執(zhí)行，下面詳細(xì)敘述:[0053]如圖6所示是BOOST模塊的具體控制方法原理圖。這部分控制的目的其一是找到光伏電池板的最大功率輸出對應(yīng)的電壓Upv或電流Ipv的參考值；其二是采用閉環(huán)反饋控制使電壓Upv或電流Ipv跟蹤其參考值；其三是確保在BOOST模塊能量輸出過程中輸出電壓Ubo不超出設(shè)定保護(hù)范圍。
[0054]首先，采樣光伏電壓Upv和光伏電流Ipv，并輸入MPPT控制器(此處采用擾動觀測法作為最大功率跟蹤控制方法，并以最大功率點(diǎn)電壓為輸出參考值Upv Mf);然后，根據(jù)Upv和Upv計算誤差，并輸入反饋控制器1，輸出為BOOST電路開關(guān)管的占空比Db。；然后，根據(jù)輸出端電壓Ub。是否超出安全范圍而采取相應(yīng)措施；最后輸出PWM波驅(qū)動開關(guān)管。
[0055]所述Ubo的保護(hù)措施包括:若Ubo>Ubol且隊(duì)。〈隊(duì)。2，則MPPT控制器執(zhí)行逆過程，即Upvref的調(diào)整朝著光伏輸出功率Ppv減小的方向變化；若Ub0>ub02且Ubo〈Ubo3，則MPPT控制器執(zhí)行逆過程，并且開通放電通道Ml直至Ubo小于Ubo2,通過電阻Rtl釋放母線能量，以降低Ubo ;若隊(duì)。>隊(duì)。3，則開通放電通道Ml直至Ubo小于Ub()2，BOOST模塊占空比清零，MO強(qiáng)制關(guān)斷，停止并初始化升壓。
[0056]如圖7所示是BUCK模塊的具體控制方法原理圖。這部分控制的目的其一是維持Ubo穩(wěn)定在其參考值Ubo_ref ;其二是輸出與正弦半波母線同頻同相的正弦半波電流源；其三是確保直流母線電壓波形基本維持在正弦半波且幅值不超出K倍的市電整流后半波幅值。
[0057]首先，判斷BOOST電路輸出電壓Ubo是否小于Ubo0，若小于Ubo0則停止匯流；將Ubo與Ubo ref做差獲得BOOST模塊輸出電壓誤差Eub。，并將Eub。輸入至閉環(huán)反饋控制器2，獲得BUCK模塊輸出電流參考值幅值Ibu—amp;然后，將參考值幅值Ibu—amp輸入信號調(diào)理1，得到正弦化并取絕對值的結(jié)果Ibu—Mf，其中正弦化通過同步鎖相PLL實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)電壓Unet同頻同相；然后，采樣BUCK模塊輸出電流Ibu，根據(jù)Ibu μ與Ibu得到誤差Eibu,將誤差輸入閉環(huán)反饋控制器3，獲得BUCK模塊占空比Dbu ;最后該結(jié)果與外包絡(luò)線滯環(huán)控制器取與操作，最終輸入驅(qū)動放大電路驅(qū)動開關(guān)管M2。
[0058]所述的外包絡(luò)線滯環(huán)控制器，其原理如下:該控制器用于約束直流母線電壓的瞬時值上限。首先采樣市電電壓Unet并輸入信號調(diào)理2，取絕對值并放大K倍，其結(jié)果Usa作為BUCK模塊輸出電壓Ubu的外包絡(luò)線，若Ubu>Usa則外包絡(luò)線滯環(huán)控制器輸出O至與門，否則輸出I至與門。上述操作結(jié)果是BUCK模塊輸出電壓Ubu被約束在Unet絕對值與K倍Unet絕對值之間。
[0059]如圖8所示的全橋逆變模塊的具體控制方法原理圖，目的在于將正弦半波直流電轉(zhuǎn)換為正弦波交流電。原理如下:采樣市電電壓Unet并輸入鎖相環(huán)PLL，PLL捕獲Unet的上升沿和下降沿并輸出至工頻換向控制器，當(dāng)輸入為上升沿時，控制器關(guān)閉T1，T4并開通Τ2，Τ3;當(dāng)輸入為下降沿時，控制器關(guān)閉Τ2，Τ3并開通Τ1，Τ4。開關(guān)信號在驅(qū)動開關(guān)管之前需經(jīng)過死區(qū)延遲。
【權(quán)利要求】
1.基于正弦半波母線的微網(wǎng)電源，其特征在于:電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括全橋整流模塊(3)、BOOST模塊(1)、BUCK模塊(2)以及全橋逆變模塊(4)，由市電接口和光伏電池接口并行構(gòu)成的電源輸入接口 ；其中:市電通過全橋整流模塊(3)輸出正弦半波直流母線，在不采用大容量電容濾波的條件下直接作為電壓源，其輸出端連接到全橋逆變模塊(4)的輸入端；光伏電池通過BOOST電路實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤控制，其輸出端作為BUCK電路的輸入端，通過BUCK電路輸出與正弦半波直流母線同頻同相的電流源，輸出端連接到全橋逆變模塊(4 )的輸入端，同時BUCK電路還維持了 BOOST電路輸出端電壓的穩(wěn)定性；上述電壓源與電流源在正弦半波直流母線上實(shí)現(xiàn)匯流控制，并最終通過全橋逆變電路在低頻逆變條件下輸出標(biāo)準(zhǔn)交流電。
2.如權(quán)利要求1所述的微網(wǎng)電源，其特征在于:所述的BOOST模塊(1)的控制步驟如下: 2.1采樣獲得光伏電壓Upv和光伏電流Ipv，并輸入MPPT控制器，該控制器輸出光伏電壓Upv的參考電壓值Upv ref ; 2.2根據(jù)Upv ref與Upv獲得光伏電壓誤差Eupv,將Eupv輸入閉環(huán)反饋控制器1，該控制器輸出BOOST模塊占空比Db。， 2.3將BOOST模塊占空比Db。輸入母線保護(hù)器，經(jīng)過保護(hù)器判斷后，占空比Db。放大輸出至開關(guān)管MO。
3.如權(quán)利要求2所述的微網(wǎng)電源，其特征在于:所述的母線保護(hù)器具有如下的控制步驟: 3.1設(shè)定閾值Ubo1〈Ubo2〈Ubo3。采樣BOOST模塊輸出電壓Ubo,若Ubo>Ubo1且Ubo〈Ubo2，則進(jìn)入步驟3.2 ;若Ubo>Ubo2且Ubo>Ubo3，則進(jìn)入步驟3.3 ;若Ubo>Ubo3,則進(jìn)入步驟3.4 ； 3.2MPPT控制器執(zhí)行逆過程，即Upv ref的調(diào)整朝著光伏輸出功率Ppv減小的方向變化； 3.3MPPT控制器執(zhí)行逆過程，并且開通放電通道Ml直至Ubo小于Ubo2，通過電阻Rtl釋放母線能量，以降低Ub。； 3.4開通放電通道Ml直至Ub。小于Ubo2,BOOST模塊占空比清零，MO強(qiáng)制關(guān)斷，停止并初始化升壓。
4.如權(quán)利要求3所述的微網(wǎng)電源，其特征在于:BUCK模塊(2)的控制步驟如下: 4.1設(shè)定閾值Ubo<Ubo-ref〈Ub1。采樣BOOST模塊輸出電壓Ub。，若Ubo〈Ubo0，則進(jìn)入步驟4.2 ；若Ubo>Ubo0，則進(jìn)入步驟4.3; 4.2將BUCK模塊占空比清零，強(qiáng)制關(guān)閉M2，停止并初始化匯流； 4.3將Ubo與Ubo ref做差獲得BOOST模塊輸出電壓誤差Eub。，并將Eub。輸入至閉環(huán)反饋控制器2，獲得BUCK模塊輸出電流參考值幅值Ibu _amp ； 4.4將參考值幅值Ibu amp輸入信號調(diào)理1，得到正弦化并取絕對值的結(jié)果Ibu—ref，其中正弦化通過同步鎖相PLL實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)電壓Unet同頻同相； 4.5采樣BUCK模塊輸出電流Ibu，根據(jù)Ibu 與Ibu得到誤差Eibu,將誤差輸入閉環(huán)反饋控制器3，獲得BUCK模塊占空比Dbu ；該結(jié)果與外包絡(luò)線滯環(huán)控制器取與操作，最終輸入驅(qū)動放大電路驅(qū)動開關(guān)管M2。
5.如權(quán)利要求4所述的微網(wǎng)電源，其特征在于:用于約束直流母線電壓的瞬時值上限的外包絡(luò)線滯環(huán)控制器的控制步驟如下:首先采樣市電電壓Unet并輸入信號調(diào)理2，取絕對值并放大K倍，其結(jié)果Usa作為BUCK模塊輸出電壓Ubu的外包絡(luò)線，若Ubu>Usa則外包絡(luò)線滯環(huán)控制器輸出O至與門，否則輸出I至與門；上述操作結(jié)果是BUCK模塊輸出電壓Ubu被約束在Unet絕對值與K倍Unet絕對值之間。
6.如權(quán)利要求5所述的微網(wǎng)電源，其特征在于:所述的全橋逆變模塊(4)的控制步驟如下:采樣市電電壓Unet并輸入鎖相環(huán)PLL，PLL捕獲Unet的上升沿和下降沿并輸出至工頻換向控制器，當(dāng)輸入為上升沿時，控制器關(guān)閉Tl，T4并開通T2，T3 ;當(dāng)輸入為下降沿時，控制器關(guān)閉T2，T3并開通Tl，T4。開關(guān)信號在驅(qū)動開關(guān)管之前需經(jīng)過死區(qū)延遲。
【文檔編號】H02J3/38GK103606955SQ201310624754
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】張奔奔, 胥芳, 吳樂彬 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)