并网逆变器的控制系统及控制方法与制作流程
图片简介:
本技术介绍了一种并网逆变器的控制系统及控制方法，所述的控制系统包括：检测单元、锁相单元、计算
单元、乘法器、复位积分器、比较器、RS
触发器以及选择开关，选择开关对RS
触发器的信号经过选择后得
到逆变系统中开关S1
、S2
、S3
、S4
的驱动信号g(S1)
、g(S2)
、g(S3)
、g(S4)
，其中，选择的依据由电网电压
ug
提供，通过在每个开关周期保持输入电路的能量与输出能量和电路中消耗及储存的能量相等来实现并网
逆变器的控制。本技术实现了对可再生能源等直流源不稳定，且电网存在波动情况的并网系统的控制，能
够抑制直流侧电源不稳定对并网电流的影响，且提高了并网电流对于电网波动的动态响应速度。
技术要求
1.
一种并网逆变器的控制系统，其特征在于，所述的控制系统包括：检测单元、锁相单元、计算单元、
乘法器、复位积分器、比较器、RS
触发器以及选择开关，其中，
所述的检测单元和选择开关与逆变系统相连，所述的检测单元检测得到逆变系统的并网电压ug
、逆变器
输出侧A
、B
点之间的电压uAB
和电感电流il
，所检测到的信号发送给计算单元以及经过乘法器后送入复
位积分器；
所述的锁相单元与所述的检测单元相连，用于对所检测的并网电压的相位和频率进行锁定，用以确定给
定并网电流的相位和频率；所述的计算单元、乘法器和复位积分器用于计算及处理所述的检测单元和锁
相单元所得到的信号，所述的计算单元和所述的复位积分器的输出端分别与所述的比较器的两个输入端
相连；
所述的比较器用于对所述的计算单元和复位积分器处理得到的信号进行对比，用于提供所述的RS
触发器
的R
端信号，R
端为RS
触发器的复位端；RS
触发器的S
端连接时钟信号，RS
触发器的输出Q
端和端与
所述的选择开关相连，所述的选择开关对RS
触发器的信号经过选择后得到逆变系统中开关S1
、S2
、S3
、
S4
的驱动信号g(S1)
、g(S2)
、g(S3)
、g(S4)
。2.
根据权利要求1
所述的并网逆变器的控制系统，其特征在于，当时钟信号为高电平时，所述的RS
触发器
的Q
端输出高电平，端输出低电平，其作为复位端的R
端由比较器的输出信号决定，当比较器输出端
为高电平时，RS
触发器复位，此时Q
端输出低电平，端输出高电平。
3.
根据权利要求1
所述的并网逆变器的控制系统，其特征在于，所述的锁相单元用于检测所得到并网电压
ug
的相位和频率，从而与给定的电压幅值经过在计算单元中处理得到给定的并网电流值。
4.
根据权利要求1
所述的并网逆变器的控制系统，其特征在于，所述的选择开关通过判断并网电压ug
的正
负对RS
触发器的输出信号进行选择，得到逆变器的开关S1
、S2
、S3
、S4
的驱动信号g(S1)
、g(S2)
、
g(S3)
、g(S4)
。
5.
根据权利要求1
所述的并网逆变器的控制系统，其特征在于，所述的选择开关的选择依据由并网电压
ug
提供，通过在每个开关周期保持输入电路的能量与输出能量和电路中消耗及储存的能量相等来实现并
网逆变器的控制。
6.
一种并网逆变器的控制方法，将单相逆变器当做Buck
电路A
和Buck
电路B
交替工作，通过在每个开关周
期保持输入电路的能量与输出能量和电路中消耗及储存的能量相等来实现变换器的控制，其特征在于，
所述的控制方法包括下列步骤：
选择开关通过判定并网电压的正负决定开关S1
和S2
的状态，在并网电压的正半周，开关S1
导通，开关
S2
关断，电路buck A
工作，当时钟信号为高电平时，一个周期开始，检测单元检测并网逆变系统的并网
电压ug
、逆变器输出侧A
、B
点之间的电压uAB
和电感电流il
，并将检测得到的信号送入计算单元和复位
积分器，RS
触发器Q
端输出高电平，端输出低电平。Q
端和端的信号通过选择开关后，得到开
关S4
导通，开关S3
关断，此时直流源向电路中输入能量；
直流源向电路中输入能量，积分值随着时间不断增加，当积分值达到计算单元的计算值时，比较器输出
高电平，通过控制RS
触发器的复位端使得RS
触发器Q
端的输出信号由高电平变为低电平，于是，开关
S3
导通，开关S4
关断，此时直流源停止向电路中输入能量；
保持开关S3
导通，开关S4
关断，直流源停止向电路中输入能量的状态直到下一个开关周期开始，即下一
个时钟信号高电平，重复开始以上的步骤；在并网电压的负半周，开关S1
关断，开关S2
导通，电路buck B
工作，当时钟信号为高电平时，一个周期
开始，检测单元检测并网逆变系统的并网电压ug
、逆变器输出侧A
、B
点之间的电压uAB
和电感电流
il
，并将检测得到的信号送入计算单元和复位积分器，RS
触发器Q
端输出高电平，端输出低电平，Q
端和端的信号通过选择开关后，得到开关S3
导通，开关S4
关断，此时直流源向电路中输入能量；
直流源向电路中输入能量，积分值随着时间不断增加，当积分值达到计算单元的计算值时，比较器输出
高电平，通过控制RS
触发器的复位端使得RS
触发器Q
端的输出信号由高电平变为低电平，于是，开关
S4
导通，开关S3
关断，此时直流源停止向电路中输入能量；
保持开关S4
导通，开关S3
关断，直流源停止向电路中输入能量的状态直到下一个开关周期开始，即下一
个时钟信号高电平，重复开始以上的步骤。
技术说明书
并网逆变器的控制系统及控制方法
技术领域
本技术涉及电力电子、非线性控制技术领域，具体涉及一种并网逆变器的控制系统及控制方法。
背景技术
随着能源危机和环境问题的日益加剧，可再生能源如太阳能、风能等作为一种新型能源越来越受到各国
的关注。作为新能源发电的核心技术，并网逆变技术也备受关注，积极进行并网逆变器的研究和开发将
新能源变成可以并入国家电网的髙质量电能才能真正的解决能源危机问题。
并网逆变器控制技术是并网发电系统中的重要组成部分，目前对于并网逆变器控制有直接控制和间接控
制方式。直接控制是以电流为控制对象，通过电流反馈闭环直接对并网电流的相位和幅值进行控制。间
接控制是将逆变器控制成为电压源，根据逆变器的电压与电流之间的关系，调节逆变器的输出电压，达
到逆变器输出电流与并网电压同频同相的目的。逆变器的控制方式主要有双闭环控制、重复控制、滑模
变结构控制、神经网络控制、模糊控制等，在理想恒定直流电源应用条件下，这些控制方法都可以输出
良好的波形质量，满足并网的要求。然而可再生能源提供的直流电源不再是传统的恒定直流电源，而是
叠加有一定随机脉动成分的直流电源，并且由于各种复杂的因素使其中参杂了一定的干扰噪声。因此，
在可再生能源并网的应用中，传统的控制方法已不能满足这种应用场合下的并网要求，将会给电网造成
谐波污染。同时，电网的波动也需要寻求动态响应能力更快的控制方法。
技术内容本技术的首要目的在于解决并网逆变系统中直流源不稳定，电网波动对并网电流带来的影响(
谐波增加，
动态响应慢等)
，提供一种并网逆变器的控制系统。
本技术的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种更适合于可再生能源等不稳定电源的并网逆变器
的控制方法。
根据公开的实施例，本技术的第一方面介绍了一种并网逆变器的控制系统，所述的控制系统包括：检测
单元、锁相单元、计算单元、乘法器、复位积分器、比较器、RS
触发器以及选择开关。检测单元与逆变
系统直接相连，检测得到逆变系统的并网电压ug
、逆变器输出侧A
、B
点之间的电压uAB
和电感电流il
，所
检测到的信号发送给计算单元以及经过乘法器后送入复位积分器；其中，锁相单元对所检测的并网电压
的相位和频率进行锁定，用以确定给定并网电流的相位和频率；计算单元和复位积分器的输出端分别连
接比较器的两个输入端口。计算单元和复位积分器对所接收到的信号进行处理，而后将所得到的信号送
入比较器，比较器的输出端连接RS
触发器的R
端，R
端为RS
触发器的复位端；RS
触发器的S
端连接时钟信
号，当时钟信号为高电平时，RS
触发器的Q
端输出高电平，端输出低电平。其复位端R
端由比较器的
输出信号决定，当比较器输出端为高电平时，RS
触发器复位，此时Q
端输出低电平，端输出高电
平；RS
触发器的输出Q
端和端与选择开关相连。选择开关对RS
触发器的信号经过选择后得到逆变系
统中开关S1
、S2
、S3
、S4
的驱动信号g(S1)
、g(S2)
、g(S3)
、g(S4)
，其中，选择的依据由并网电压ug
提供，
通过在每个开关周期保持输入电路的能量与输出能量和电路中消耗及储存的能量相等来实现并网逆变器
的控制。
进一步地，所述的锁相单元用于检测所得到并网电压ug
的相位和频率，从而与给定的电压幅值经过在计
算单元中处理得到给定的并网电流值。
进一步地，所述的选择开关，通过判断并网电压ug
的正负对RS
触发器的输出信号进行选择，得到逆变器
的开关S1
、S2
、S3
、S4
的驱动信号g(S1)
、g(S2)
、g(S3)
、g(S4)
。
根据公开的实施例，本技术第二方面介绍了一种并网逆变器的控制方法，将单相逆变器当做是两个Buck
电路A
、B
交替工作，通过在每个开关周期保持输入电路的能量与输出能量和电路中消耗及储存的能量相等来实现变换器的控制，控制原理如下式所示：
所述的控制方法包括下列步骤：
光伏并网逆变器的设计与控制
２０１１年第２期（总第６５期） 钰ｉ夏与 稚 ＥＮＥＲＧＹ ＡＮＤ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳＥＲＶＡＴ１０Ｎ ２０１１年２月
墓 纛誊
光伏并网逆变器的设计与控制
潘 龙
（江苏龙腾工程设计有限公司，江苏 宜兴２１４２０６） 摘要： 光伏并网发电具有广泛的应用前景，叙述了并网逆变器在光伏并网发电中所起的作用以及不同逆变器的特点， 指出，光伏并网逆变器的技术关键在于对电流和功率的控制。 关键词： 光伏发电；逆变器；拓扑结构；控制策略 中图分类号：ＴＭ６ｌ５ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５－０８０２一（２０１１）０２－００８３－０３
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＰＶ Ｇｒｉｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ
ＰＡＮ Ｌｏｎｆｌ （Ｌｏｎｇｔｅｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏ．Ｌｔｄ，Ｙｉｘｉｎ ２１４２０６，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＰＶ ｐｏｗｅｒ ｈａｓ ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ＰＶ Ｇｒｉｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｈａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔ ｉｎ ｔｈｅ ＰＶ ｐｏｗｅｒ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｈａｓ ｄｉｆｆｅｒ－ ｅｎｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｉｔｓ ｋｅｙ ｉｓ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＶ ｐｏｗｅｒ；ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ
０ 引言
随着经济社会的不断高速发展，人类对能源的需
求在不断增长。由于不可再生资源的日益紧张及人们 对环境保护的重视，开发利用新能源越来越受到人们
的重视。电力系统正面临着巨大的变革，其中，光伏发 电以其环保、可持续等独特的优点，被公认为最具技术
含量和发展前景的技术之一。逆变技术是光伏发电并 网的关键技术，并网逆变器作为太阳能电池与电网的
接口装置，在新能源的开发和利用中有着至关重要的 作用，直接影响着光伏并网发电系统的经济性、可靠 性。因此，提高逆变器的性能、开关频率及功率密度便
并网逆变器电流控制方法
并网逆变器的电流控制方法
陈敬德，1140319060杨凯，1140319070;指导老师：王志新
（上海交通大学电气工程系，上海， 200240）
摘要：并网逆变器是光伏发电系统的一个核心部件，其控制技术一直是研究的热点。其使用的功率器件属 于电力电子设备，它们固有特性会对系统产生不利的影响，为了防止逆变器中的功率开关器件处于直通状 态，通常要在控制开关管的驱动信号中加入死区，这给逆变器输出电压带来了谐波，对电网的电能产生污
染。本文对传统的控制方法重复控制、传统的 PI控制、dq轴旋转坐标控制、比例谐振控制进行了总结分
析，并比较了它们的优缺点。
随着现代工业的迅速发展，近年来全 球范围内包括煤、 石油、天然气等能源日益
电能质量，让其输出各项性能指标都满足要 求的波形。目前所用的逆变器可以分为以下紧缺，全球将再一次面临能源危机，同时, 两类：一类是恒压恒频逆变器，这类逆变器这些燃料能源的应用对我们所生活的周围 在各种电源持续供电的领域应用广泛， 它能环境产生了严重的影响。环境问题受到了人 够输出电压幅值和频率都是特定值的交流
前充分利用太阳能资源的主要方式之一。 本文将对并网逆变器的几种常见控制
阳能发电主要有单独运行和并网运行两种 模式，其中并网运行发展速度越来越快，应
⑴。逆变器是光伏发电 方法进行总结，如传统的 PI控制、基于dq
旋转坐标系的控制、重复控制及比例谐振控
过IGBT、GTO、GTR等功率开关管的导通
的开关频率一般都比较高， 因此利用它们进 方法。所谓内模原理，即在一个闭环调节系
行电能转换的效率也比较高，但有一个很大 统中，在其反馈回路中设置一个内部模型,
的缺点是由它们组成的逆变系统的输出电 使该内部模型能够很好的描述系统的外部
能却不理想，其输出的波形中包含了很多对 特性，通过该模型的作用可使系统获得理想
电能质量产生不利的方波， 而很多场合都要 的指令跟踪特性，具有很强的抗干扰能力关键词：并网逆变器，重复控制，传统的 PI控制, dq轴旋转坐标控制，比例谐振控制
太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图
太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图
2
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太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图
随着生态环境的日益恶化，人们逐渐认识到必须走可持续发展的道路，太阳能必须完成从补充能源向替代能源的过渡。光伏并网是太阳能利用的发展趋势，光伏发电系统将主要用于调峰电站和屋顶光伏系统。
在光伏并网系统中,并网逆变器是核心部分.目前并网型系统的研究主要集中于DC—DC和DC-AC两级能量变换的结构。DC—DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点；DC—AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。其中DC—AC是系统的关键设计.
太阳能光伏并网系统结构图如图1所示.本系统采用两级式设计，前级为升压斩波器，后级为全桥式逆变器.前级用于最大功率追踪，后级实现对并网电流的控制。控制都是由DSP芯片TMS320F2812协调完成。
图1 光伏并网系统结构图 个人收集整理 勿做商业用途
逆变器的设计
太阳能并网逆变器是并网发电系统的核心部分，其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆变成单相交流电,并送入电网。同时实现对中间电压的稳定，便于前级升压斩波器对最大功率点的跟踪。并且具有完善的并网保护功能，保证系统能够安全可靠地运行。图2是并网逆变器的原理图。
图2 逆变器原理框图 个人收集整理 勿做商业用途
控制系统以TI公司的TMS320F2812为核心，可以实现反馈信号的处理和A/D转换、DC/DC变换器和PWM逆变器控制脉冲的产生、系统运行状态的监视和控制、故障保护和存储、485通讯等功能。 实际电路中的中间电压VDC、网压、并网电流和太阳能电池的电压电流信号采样后送至F2812控制板。控制板主要包括：CPU及其外围电路，信号检测及调理电路，驱动电路及保护电路.其中信号检测及调理单元主要完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波等功能，以满足DSP控制系统对各路信号电平范围和信号质量的要求。驱动电路起到提高脉冲的驱动能力和隔离的作用。保护逻辑电路则保证发生故障时,系统能从硬件上直接封锁输出脉冲信号。
LCL型单相光伏并网逆变器控制策略的研究
LCL型单相光伏并网逆变器控制策略的研究
一、本文概述
随着全球能源危机和环境问题的日益严重，可再生能源的利用和开发受到了越来越多的关注。其中，太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，具有广阔的应用前景。单相光伏并网逆变器作为太阳能光伏发电系统的核心设备之一，其控制策略的研究对于提高光伏发电系统的效率和稳定性具有重要意义。本文旨在研究LCL型单相光伏并网逆变器的控制策略，以期在提升逆变器性能、优化系统运行方面取得突破。
本文将介绍LCL型单相光伏并网逆变器的基本结构和工作原理，为后续控制策略的研究奠定基础。本文将重点分析LCL型逆变器的控制策略，包括最大功率点跟踪（MPPT）控制、并网电流控制、无功功率控制等。在此基础上，本文将探讨如何通过优化控制策略，提高逆变器的效率和稳定性，实现光伏发电系统的优化运行。
本文还将对LCL型单相光伏并网逆变器的并网电流质量、电网适应性等关键问题进行深入研究。通过理论分析和实验验证，本文将提出一种有效的控制策略，以提高逆变器的并网电流质量，增强其对电网的适应性。
本文将总结研究成果，并对未来的研究方向进行展望。通过本文的研究，期望能为LCL型单相光伏并网逆变器的控制策略优化提供理论支持和实践指导，推动光伏发电技术的持续发展。
二、LCL型单相光伏并网逆变器的基本原理
LCL型单相光伏并网逆变器是一种高效、可靠的电力转换设备，其核心功能是将光伏电池板产生的直流电能转换为交流电能，并使其与电网的电压和频率同步，从而实现对电网的并网供电。这种逆变器的主要组成部分包括光伏电池板、直流侧电容、LCL滤波器、功率变换器以及控制系统。
在LCL型单相光伏并网逆变器中，LCL滤波器发挥着至关重要的作用。它由两个电感（L）和一个电容（C）组成，能够有效地滤除功率变换器产生的谐波，提高并网电流的质量。LCL滤波器的设计需要综合考虑滤波效果、系统成本以及动态响应能力等因素。
功率变换器是逆变器的核心部件，负责将直流电能转换为交流电能。通常采用PWM（脉冲宽度调制）技术实现对功率开关器件的控制，从而实现对输出电压和电流的精确控制。功率变换器的控制策略对逆变器的性能具有决定性影响。
小功率光伏并网逆变控制系统的实现方式
第４０卷第９期 ２００７年９月 中国电力
｝：Ｌｌｃ（：ｒｒｌＩＩ（：Ｐ０ＷＥＲ Ｖｏ１．４０．Ｎｏ．９ Ｓｅｐ．２００７
蔚 彝随逆交整耕暴统的姿 掰彦黄
张侃谕，张晓菊
（上海大学机电Ｚ－程与自动化学院，上海２０００７２）
关键词：光伏并网系统；变换器；逆变器；双闭环控制
中图分类号：ＴＭ９４１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４．９６４９（２００７）０９．００４２．０４
０引言
光伏并网发电是太阳能利用的一种形式，它将
光伏电池组件转换的直流电经逆变器逆变后向电网
输送能量，在一定程度上能缓解能源紧张的问题。目
前我国的光伏产业还处于起步阶段，还有很多问题
需要解决。我国政府也高度重视光伏并网发电，并逐
步推广屋顶计划。太阳能光伏并网发电正在由补充
能源向替代能源迈进。
１并网系统原理与结构
光伏并网发电系统主要包括几大部分：光伏阵
列、升压变换器、带保护装置的逆变器和控制器。本
太阳能电池ｈ——坍压电路Ｈ逆变器
瑟ｌ电压检测ｌ Ｌ—厂．＿
故障检测
ｌ塞錾
液晶显示、键盘等 输出电ｌ ｌ同 流检测ｌ Ｉ步 ． Ｉ １信Ｉ Ｉ纛
图１ 并网系统整体结构
Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ－ 论文并网系统的整体结构框图如图ｌ所示。
该系统太阳能电池阵列由ｌ２块ｌｌ０ Ｗ的电
池组件串联而成，输出额定电压为ｌ５０ Ｖ，将太阳
辐射直接转化成直流电，经过交／直流（ＤＣ／ＤＣ）变
换器转变为３００ Ｖ的直流电．再经ＤＣ／ＡＣ逆变器变
成２２０Ｖ、５０Ｈｚ与电网同频同相的交流电。ＤＣ／ＤＣ
变换器完成升压的同时实现太阳能电池最大功率
点跟踪的功能，提高光伏能源的转化效率…。ＤＣ／
ＡＣ逆变器将升压后的直流电压转化成与电网同
频同相的电流输出．同时在逆变器或电力系统发
生故障时．逆变器内置保护装置会及时启动，将逆
变器从电网中断开。
大功率光伏并网逆变器控制系统分析与实现
２０１３年１月２５日第３０卷第１期 通镌电．潦技】｜： Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊａｎ．２５，２０１３，Ｖｏ１．３０ Ｎｏ．１
文章编号：１００９—３６６４（２０１３）０１—００３１—０３
大功率光伏并网逆变器控制系统分析与实现 羔谚谴癣黟ｌ
陈四雄，曾春保 （漳州科华技术有限责任公司，福建漳州３６３０００）
摘要：文章深入分析了大功率光伏并网逆变器的控制系统。介绍了光伏并网逆变器的分类，以及大功率光伏并网逆 变器的电路拓扑；重点分析了最大功率跟踪ＭＰＰＴ、功率因数调节、锁相、孤岛检测、低电压穿越等关键技术。应用这些关 键技术设计的５００ ｋＷ光伏并网逆变器，具有变换效率高、ＭＰ 范围宽、并网电流失真度小、功率因数高、体积重量小、成 本低等优点。 关键词：光伏并网逆变器；最大功率跟踪；功率因数；孤岛；锁相 中图分类号：ＴＭ４６４ 文献标识码：Ａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｏｎｔｒｏ１ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ ＰＶ Ｇｒｉｄ—Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ
ＣＨＥＮ Ｓｉ—ｘｉｏｎｇ，ＺＥＮＧ Ｃｈｕｎ－ｂａｏ （Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ Ｋｅｈｕａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ ３６３０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｅｐｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ＰＶ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ．Ｉｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｆｙ ｏｆ ＰＶ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ＰＶ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ．Ｔｈｅ ｋｅｙ ｄｅ－ ｓｉｇｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ ｐｏｉｎｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ，ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ａｄｊｕｓｔ，ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋ，ｉｓｌａｎｄｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔ ａｎｄ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｐａｓｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｒｅ ｄｅｅｐｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ａ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｆｏｒ ５００ ｋＷ ＰＶ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎ— ｓｉｖｅ ｐｅｒｆｏｆｉｎａｎｃｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｈｉｇｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｗｉｄｅｌｙ ＭＰＰＴ ｒａｎｇｅ，ｌｏｗ ＴＨＤｉ，ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ，ｓｍａｌｌ ｂｕｌｋ，ｌｏｗ— ｅｒ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｌｏｗ ｃｏｓｔ，ｅｔｃ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＶ ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｉｎｖｅｒｔｅｒ ｍａｘｉｍｕｍ ｐｏｗｅｒ ｐｏｉｎｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ；ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ；ｉｓｌａｎｄｉｎｇ；ｐｈａｓｅ ｌｏｃｋ
并网
1
并网逆变器实验箱
实验指导书
2 目录
一、 并网逆变器系统框图 ................. 错误！未定义书签。
二、 UCC2806DW低功率双输出电流型PWM控制器 ............... 4
三、 桥式整流 ............................................ 9
四、 单相全桥逆变电路 ................................... 13
五、 PIC16F716简介 ..................... 错误！未定义书签。
六、 交流电压采样 ....................... 错误！未定义书签。
七、 “孤岛效应”实验 ................................... 22
附录 原理图 ............................................. 23
3 一、并网逆变器系统框图
1、并网逆变器LED灯状态说明
1）红色LED
a 孤岛保护
b低压或过压保护
2）绿色LED
a闪烁，调整功率输出
b常亮，正常工作状态
4 二、UCC2806DW 低功率双输出电流型PWM控制器
1、引脚的排列、名称、功能和用法
UCC2806DW 的引脚排列采用标准双列直插式或贴片16引脚和方形20引脚。
5 引脚1（CURLIM）：调整初级限流值，并决定当过电流后器件是闭锁还是重新运行端。产生关闭信号时，引脚CURLIM通过190mA的电流源接地。如果该引脚电压保持在350mV以上，器件将进入闭锁状态；如要重新启动，需要再次接通电源。如果该引脚电位降至350mV以下，则器件会重新启动。电压门限值由Vref和“地”之间的电阻分压器设定。限流可调电压门限值由下式计算：
限流可调闭锁型电压：
限流可调非闭锁型电压：
式中R1—引脚Vref与引脚CURLIM之间的电阻。
逆变并网的实现
逆变器并网的实现
并网逆变器一般分为光伏并网逆变器、风力发电并网逆变器、动力设备并网逆变器和其他发电设备并网逆变器。[1]
在光伏并网发电系统中,逆变器作为光伏阵列与电网的接口设备,其拓扑结构决定着整个系统的效率和成本,是影响系统经济可靠运行的关键因素.由于光伏并网逆变器的结构拓扑种类众多、性能特点各异,其原理分析和性能比较,对于拓扑结构的合理选择、提高系统效率和降低生产成本有着极其重要的意义.
由于建筑的多样性，势必导致太阳能电池板安装的多样性，为了使太阳能的转换效率最高同时又兼顾建筑的外形美观，这就要求我们的逆变器的多样化，来实现最佳方式的太阳能转换。现在世界上比较通行的太阳能逆变方式为：集中逆变器、组串逆变器，多组串逆变器和组件逆变.
1．光伏并网逆变器常用拓扑方案
光伏并网逆变器的具体电路拓扑众多,一般可按照有无变压器分类,也可根据功率变换的级数来进行分类. [2]
根据系统中有无变压器,光伏并网逆变器可分为无变压器型(Transformerless)、工频变压器型(Line-Frequency Transformer,LFT)和高频变压器型(High-Frequency Transformer,HFT)三种.图1是采用工频变压器型的拓扑结构,变压器置于工频电网侧,可有效阻止电流直流分量注入电网.
高频变压器型中的变压器一般可放置在两个地方.如图2所示.图2(a)是把高频变压器置于DC-AC变换器内;图2(b)是把高频变压器置于DC-DC变换器内,两种方式均可实现隔离功能.
工频变压器(LFT)与高频变压器(HFT)相比,体积大、重量重、价格上也无优势,因此,在有变压器拓扑方案的选择中,一般倾向于采用HFT来实现升压和隔离的功能.
高频链逆变技术与常规逆变技术的最大不同在于其利用高频变压器实现输入与输出的电气隔离并实现能量流动，从而减小了变压器的体积和重量，降低了成本，提高了电能的利用率，显著改善了逆变器的工作特性BJ。高频链矩阵式逆变器体现了诸多优良特性：如，采用DC／HFAC／LFAC(直流／高频交流／低频交流)两级变换拓扑实现逆变，减少了通态损耗，提高了系统效率和可靠性；中间高频变压器环节可实现电气隔离和电压幅值的调整；后级矩阵变换器(MC)采用双向开关，能量可双向流动等[3]。从电路拓扑结构看,高频链逆变器分为DC/DC 变换型和矩阵式变换型（也称周波变流型）两种。前者在生产生活中应用较广,但功率级较多,导致效率和可靠性不够理想,适用于功率单向流动场合， 后者省去直流环节,可以实现单级功率变换,从而减小了逆变器通态损耗,提高了整机的效率和可靠性。由于矩阵式变换器中双向开关的存在,必须处理好换流问题， 通常加吸收网络或者添加复杂的辅助检测电路,不仅增加了电路复杂程度，而且降低了其可靠性。针对单相矩阵式变换器国内外已有不少研究，大致分两个方向，一方面是从前级逆变入手来改善电路的开关性能，通常利用高频变压器的寄生参数来构成谐振回路，令一方面从矩阵变换器安全换流的角度进行调制策略的设计、优化.[4]
并网逆变器的电流控制方法
并网逆变器的电流控制方法
陈敬德，1140319060；杨凯，1140319070；指导老师：王志新
（上海交通大学电气工程系，上海，200240）
摘要：并网逆变器是光伏发电系统的一个核心部件，其控制技术一直是研究的热点。其使用的功率器件属于电力电子设备，它们固有特性会对系统产生不利的影响，为了防止逆变器中的功率开关器件处于直通状态，通常要在控制开关管的驱动信号中加入死区，这给逆变器输出电压带来了谐波，对电网的电能产生污染。本文对传统的控制方法重复控制、传统的PI控制、dq轴旋转坐标控制、比例谐振控制进行了总结分析，并比较了它们的优缺点。
关键词：并网逆变器，重复控制，传统的PI控制，dq轴旋转坐标控制，比例谐振控制
0引言
随着现代工业的迅速发展，近年来全球范围内包括煤、石油、天然气等能源日益紧缺，全球将再一次面临能源危机，同时，这些燃料能源的应用对我们所生活的周围环境产生了严重的影响。环境问题受到了人们的广泛关注，为了解决能源紧缺以及环境污染问题，寻找可再生能源是解决这一问题的有效方式。太阳能因其清洁，无污染的优势受到了人们的青睐，太阳能光伏发电是目前充分利用太阳能资源的主要方式之一。太阳能发电主要有单独运行和并网运行两种模式，其中并网运行发展速度越来越快，应用的规模也愈来愈大[1]。逆变器是光伏发电系统中的关键部件，逆变器的工作原理是通过 IGBT、GTO、GTR等功率开关管的导通和关断，把直流蓄电池电能、太阳能电池能量等变换为电能质量较高的交流电能，可以把它看成是一种电能转换设备。功率开关管的开关频率一般都比较高，因此利用它们进行电能转换的效率也比较高，但有一个很大的缺点是由它们组成的逆变系统的输出电能却不理想，其输出的波形中包含了很多对电能质量产生不利的方波，而很多场合都要求其输出的是一定幅值和频率的正弦波，所以要寻找更好的控制策略来提高逆变器的电能质量，让其输出各项性能指标都满足要求的波形。目前所用的逆变器可以分为以下两类：一类是恒压恒频逆变器，这类逆变器在各种电源持续供电的领域应用广泛，它能够输出电压幅值和频率都是特定值的交流正弦波，简称 CVCF 逆变器。第二类是变压变频逆变器，这种逆变器主要用在电动机的调速系统中，它能够输出特定的幅值电压和频率，简称 VVVF 逆变器[2]。
太阳能光伏并网发电及其逆变控制
第3章 光伏并网系统的体系结构
3.1 集中式结构
3.2 交流模块式结构
3.3 串型结构
3.4 多支路结构
3.5 主从结构
3.6 直流模块式结构
3.7 小结
参考文献
第4章 光伏并网逆变器的电路拓扑
4.1 光伏并网逆变器的分类
4.1.1 隔离型光伏并网逆变器结构
4.1.2 非隔离型并网逆变器结构
4.2 隔离型光伏并网逆变器
4.2.1 工频隔离型光伏并网逆变器
4.2.2 高频隔离型光伏并网逆变器
4.3 非隔离型光伏并网逆变器
4.3.1 单级非隔离型光伏并网逆变器
4.3.2 多级非隔离型光伏并网逆变器
4.3.3 非隔离型光伏并网逆变器问题研究
4.4.多支路光伏并网逆变器
4.4.1 隔离型多支路光伏并网逆变器
4.4.2 非隔离型多支路光伏并网逆变器
4.4.3 非隔离级联型光伏并网逆变器
参考文献
第5章 光伏并网逆变器控制策略
5.1 光伏并网逆变器控制策略概述
5.2 基于电流闭环的矢量控制策略
5.2.1 同步坐标系下并网逆变器的数学模型
5.2.2 基于电网电压定向的矢量控制(VOC)
5.2.3 基于虚拟磁链定向的矢量控制(VFOC)
5.3 直接功率控制(DPC)
5.3.1 瞬时功率的计算
5.3.2 基于电压定向的直接功率控制(V-DPC)
5.3.3 基于虚拟磁链定向的直接功率控制(VF-DPC)
5.4 基于LCL滤波的并网光伏逆变器控制
5.4.1 概述
5.4.2 无源阻尼法 5.4.3 有源阻尼法
5.4.4 基于LCL滤波的并网光伏逆变器滤波器设计
5.5 单相并网逆变器的控制
5.5.1 静止坐标系中单相并网逆变器的控制