小功率光伏并网逆变器-

1、112|电气时代2006年第3期EA 产品与技术系统&装置我 国正处在经济转轨和蓬勃发展期主要体现在温室效应大规模地开发利用可再生洁净能源利用经济因此太阳能的利用越来越受到人们的广泛重视它将太阳能电池板产生的直流电直接转换为220V/50Hz的工频正弦交流电输出至电网系统结构太阳能光伏并网逆变装置的主原理图如图1所示太阳能电池板输出的额定电压为 50DC 变换器被转换为400V 直流电50Hz 的交流电50Hz 正弦电流与电网的相电压同步两部分采用同一个控制芯片TMS320F240 作为控制芯片进行协调控制因为此系统是设计为 小功率并网应用只有 50 不便于直接进行逆变并网 整个变换器分为两级

2、光伏并网逆变器的控制方法D C下面重点分析此逆变器的控制原理 可用矢量进行计算对于光伏并 网逆变器的输入端U SR SU X 电网基波电压幅值在网压u N(t 为一定的情况下改变u S(t 的幅值和相位PWM 整流器输入侧存在一个 矢量三角形关系通 常可以忽略不计即公式(2小功率光伏并网逆变器文/北京交通大学电气工程学院王守仁金新民杨海柱该光伏并网逆变器由DC AC变换器两部分组成 50Hz交流电压输出电流为正弦波形LI NR sLI NUNI N(a (b 图1主电路拓朴 N电气时代2006年第3期|113EA 产品与技术系统&装置u S(t 即可推导出公式(3u S(t i N(t (3

3、式中L /T C从该模型即可以得到本系统所采用的图3所示的控制 框图2.控制框图图3所示的控制框图中参考电压U ref 与光伏电池实际输出电压U dc 相比较后再与正弦波形相乘得到正弦指令i N *(t 误差经P 调节后得到的值(物理意义上就相当于逆变器输出侧电感上产生的电压与网压u N(t 相加得到的波形与三角波 比较这样就实现了光伏电池输出电压基本工作在U ref 附近光伏并网系统的设计1.DCDC变换器的逆变电路可选择的型式有半桥式考虑到输入电压较低 输出电压太低 因此这里采用结构简单它将太阳能电池板输出 50DC 变换 器输出电压的稳定该误差电压经比例积分PI 调节后控制DSP 的EV

4、 事件管理器的一路比较输出的占空比控制Boost电路的开关管V的导通和关断进行斩波升压电感电流i L1流过二极管V 1直接给电容充电u c 上升当V 导通时输入电压给电感充电电容通过续流二极管V 1续流1/(12.DCAC 变换器的主电路采用全桥式结构它将400V的直流电转换成为 220V 图4为光伏逆变器 的结构框图同相 首先要产生同步信号 整形产生同步方波信号 捕捉电网电压的过零点 便产生同步中断正弦指 针复位到零正弦指针加 1因此在软件上还要加入滤波程序正弦表指针同网压同步形成幅值可调的正弦电流指令I ref这样就实现了输出电流与 网压同频U 特性和I b 所示 因此 最大功率点的跟踪实

5、际上是一个自寻优过程AC变换器的控制框图D CU 特性I /A32150100U /V (bI114|电气时代2006年第3期EA 产品与技术系统&装置光伏电池的输出电压U dc都能实 时地保持相应的最大功率点所对应的电压值通过对光伏电池当前输出电压 与电流的检测 舍小存大便可使光伏电池动态地工作在最大功率 点上具体实现方法如图7软件框图所示试验结果 根据以上控制原理方案 因为输出电流较小输入电压为 50图6为 使用电能质量分析仪得到的一组并网试验波形功率因数为 0.97从波形 图可以看出并网电流与网压同频误差很图6并网电压与电流波形图7最大功率点实现框图 (k 1 1 k 小实现了并网电流与网压同频使输出功率因数接近1使系统具有很好的动态响应充分利用能源通过实验证明该控制方法的正确性并已使系统工作稳定可靠(上接第111页制的需要程序就从串行口发出响应的命令字符串该按钮上方的反馈信号指示灯就会由红色变成绿色表示通