低电流应力的光伏微逆变器及其数字控制装置的制造方法_3

文档序号:9329637阅读:来源:国知局
2的阳极 与D4的阳极连接;
[0038] 变压器T包含原边绕组Wl与副边绕组W2,其中Wl的同名端与能量缓冲电感Lr的 另一端连接,Wl的异名端与S6的漏极、S3的源极、S4的漏极连接在一起;W2的同名端与Dl 的阳极、D2的阴极连接,W2的异名端与D3的阳极、D4的阴极连接;
[0039] 工频逆变器包含第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3、第四晶闸管 VT4,其中VTl的阴极、VT2的阳极与并网滤波电感1^的一端连接,VT3、VT4的阳极与电网的 零线连接;VTl的阳极、VT3的阳极、Dl的阴极、D3的阴极与伪直流环节滤波电容C g的正端 连接在一起;VT2的阴极、VT4的阴极、D2的阳极、D4的阳极与伪直流环节滤波电容Cg的负 端连接在一起;并网滤波电感1^的另一端与电网的火线连接。
[0040] 低电流应力的光伏微逆变器的数字控制装置,包括第一电压传感器、第二电压传 感器、第三电压传感器、第一电流传感器、第二电流传感器、第三电流传感器以及DSP数字 控制器,其中DSP数字控制器包括锁相环、第一减法器、升降压电压调节器、第二减法器、升 降压电流调节器、第一信号调制器、最大功率点跟踪模块、乘法器、高频全桥逆变器调制比 预计算模块、第三减法器、电网电流调节器、加法器、第二信号调制器和极性识别器;
[0041] 第一电压传感器的输入端连接在升降压输出滤波电容Cbb的两端,第二电压传感 器的输入端连接在光伏电池的两端,第三电压传感器连接在电网的两端,第一电流传感器 与升降压电感L bb相串联,第二电流传感器与光伏电池相串联,第三电流传感器与并网滤波 电感1^相串联;
[0042] 锁相环的输入端接上述第三电压传感器的输出端;锁相环的第一输出端接第一减 法器的正输入端,第一减法器的负输入端接第一电压传感器的输出端,第一减法器的输出 端接升降压电压调节器的输入端,升降压电压调节器的输出端接第二减法器的正输入端, 第二减法器的负输入端接第一电流传感器的输出端,第二减法器的输出端接升降压电流调 节器的输入端,升降压电流调节器的输出端接第一信号调制器的输入端,第一信号调制器 的输出端输出SI、S2的驱动信号;
[0043] 最大功率点跟踪模块的第一、第二输入端分别接第二电流传感器的输出端与第二 电压传感器的输出端;乘法器的第一、第二输入端分别接锁相环的第二输出端与最大功率 点跟踪模块的输出端;高频桥式逆变器调制比预计算模块的第一、第二、第三输入端分别接 乘法器的输出端、第二电压传感器的输出端与第三电压传感器的输出端;
[0044] 第三减法器的正输入端与负输入端分别接乘法器的输出端与第三电流传感器的 输出端,第三减法器的输出端接电网电流调节器的输入端;加法器的第一加法端与第二加 法端分别接电网电流调节器的输出端与高频全桥逆变器预调制比计算模块的输出端;第二 信号调制器的第一、第二输入端分别接第一信号调制器的输出端与加法器的输出端,第二 信号调制器的输出端输出S3、S4、S5、S6、的驱动信号;
[0045] 极性识别器的输入端接第三电压传感器的输出端,极性识别器的输出端输出VT1、 VT2、VT3、VT4的驱动信号。
[0046] 高频全桥逆变器调制比预计算模块的第一输入端、第二输入端、第三输入端的信 号分别是i g*、Upvf、Ugf,则高频全桥逆变器调制比预计算模块dp为:
[0047]
_中,V k2、匕为与电路相关的常数。
[0048] 图2给出了本发明在一个工频周期内的波形调制示意图,可以看出,在一个工频 周期内,升降压变换器的调制信号频率为两倍的工频,由此可以得到升降压变换器的输出 电压呈现周期性的波动;高频全桥逆变器的正弦调制以升降压桥臂开关管Sl、S2为基础, 并控制另一桥臂开关管S3、S4实现,如此可以得到高频全桥逆变器的输出电压u AB为正弦调 制的高频交流电;将能量缓冲电感电流设计在电流断续模式可以保证器件的零电流开关。 整流器将缓冲电感高频交流电流整流并经伪直流环节滤波电容滤波得到馒头波电流,最终 由损耗极小的工频逆变器实现并网,得到高质量的并网电流。
[0049] 图3为电网电压正半周时,微逆变器在一个开关周期中的主要波形,其中升降压 变换器的两个开关管Sl、S2互补导通,而全桥逆变器的另一桥臂S3、S4两个开关管为交错 导通,并且中间有同时不导通时间,这段时间由续流开关管S5、S6导通,并续流能量缓冲电 感的电流。
[0050] 由图3知一个开关周期中有7个开关模态,对应时间为。图4至图10为电 网电压正半周时,所提微逆变器在一个开关周期中的等效电路,下面详细说明这7个电路 模态。
[0051] 开关模态1 [对应图4]:
[0052] t。时刻前,开关管S2导通,能量缓冲电感电流i R= 0,因此整流器中无电流,升降 压电感电流大于0。在t。时刻,开关管S2关断,开关管S1、S4导通。t。时刻后,由于电流升 降压电感电流i BB大于电流i R,因此开关管Sl及其反并二极管都有电流流过;升降压电感电 流iBB将逐渐减小,而能量缓冲电感电流则线性增加;变压器副边电路中,整流二极管D1、D4 导通,工频逆变器VTl、VT4导通,并将由变压器原边的能量输送电网侧。
[0053] 开关模态2 [对应图5]:
[0054] h时刻,电流i BB大于电流i R,流过开关管Sl的电流方向发生变化,由其漏极流向 源极,电路的其它状态与开关模态1 一致。
[0055] 开关模态3 [对应图6]:
[0056] t2时刻,开关管S4关断,续流开关管S5、S6导通;电流i BB继续下降,电感储存能 量转移到升降压滤波电容;电流^通过续流开关管S5、S6进行续流,电流i R由线性上升变 为线性下降。
[0057] 开关模态4 [对应图7]:
[0058] t3时刻,电流i R下降到0,则续流开关管S5、S6自然关断,整流器中也没有电流流 过;在该阶段中,除升降压变换器中开关管Sl与工频逆变器的晶闸管VT1、VT4有电流流过 外,微逆变器中其它的开关器件都没有电流流过。
[0059] 开关模态5 [对应图8]:
[0060] t4时刻,关断开关管SI、S5、S6,开通开关管S2、S3 ;尚频全桥逆变器输出电压u AB 变为负值,因此升降压电感电流iBB由线性下降变为线性上升,电流i R开始反向线性增加, 变压器副边输出电压um也变为负值。
[0061] 开关模态6 [对应图9]:
[0062] t5时刻,关断开关管S3,开通开关管S5、S6 ;由于续流开关的作用,高频全桥逆变 器输出电压uAB变为0,其后,电流i BB继续线性增加,而能量缓冲电感电流i R经续流开关S5、 S6续流,电流值开始变小。
[0063] 开关模态7 [对应图10]:
[0064] t6时刻,能量缓冲电感电流i R下降为0,电路中除升降压开关管S2与工频逆变器 的晶闸管VTI、VT4有电流流过外,微
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