一种单相并离网逆变器系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型的技术方案涉及一种并离网逆变器系统及其控制方法，具体地说是一 种单相并离网逆变器系统。
【背景技术】
[0002] 并离网逆变器的关键技术之一是孤岛模式和并网模式的相互切换。在正常工作模 式下，微电网与大电网并联运行，当大电网发生故障或者电能质量达不到要求时，逆变器装 置通过隔离装置与电网隔离孤岛运行。当电网故障消除以后，逆变器装置重新与外电网同 步，实现并网运行。
[0003] 目前，针对分布式发电系统运行模式切换的控制结构有三种控制模式：电压模式 控制、间接电流模式控制和混合电压电流模式控制。电压控制模式，即无论是对于孤岛模式 还是对于并网模式，逆变器始终被当成一个电压源，因此在运行模式的切换过程中负载电 压质量较好，但是存在有功功率外环，所以系统的动态性能会变差。间接电流模式控制，是 指一直对负载电压进行控制，并且对电网电流峰值进行反馈控制，该控制方法使得负载电 压质量较好，但是动态性能较差，且实现也比较复杂。混合电压电流模式控制是指，在孤岛 模式时，逆变器被当成一个电压源，采用电压模式控制结构，在并网模式下，逆变器被当成 一个电流源，采用电流模式控制，因为该方法直接对电压或电流瞬时值进行控制，所以具有 良好的动态性能，但是切换过程中负载电压质量较差。
[0004] 另外，并网开关器件通常采用双向晶闸管，由于双向晶闸管的控制信号及开关电 路的延时，必然存在切换暂态过程。并且当驱动负载为感性时，要加RC吸收回路来控制尖 峰电压，但由于RC吸收回路本身会向负载漏电，使得晶闸管不能完全关断，如果负载很轻， 甚至可能出现负载直接工作的可能，使其不受双向晶闸管控制。 【实用新型内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种单相并离网逆 变器系统。该逆变器系统的模式切换开关器件用固态继电器代替了双向晶闸管，实现了控 制端与负载端的隔离，输入端用微小的控制信号，就能直接驱动大电流负载，并且无机械触 电，寿命长、无噪音、抗震动，在过零点断开，拉弧干扰小，导通速度快，切换操作方便快捷， 固态继电器的固定位置可以随实际需要而定，实现了孤岛模式/并网模式切换。该控制方 法采用基于混合电压电流控制模式的双闭环反馈控制程序，该控制方法能够准确快速实现 逆变输出电压和外电网输出电压的幅值和相位的同步，能够实现孤岛模式和并网模式切换 过程中负载电压和负载电流的平滑过渡，克服了现有电压控制模式技术在切换过程中系统 的动态性能会变差和负载电压质量较差的缺陷。
[0006] 本实用新型解决所述逆变器系统技术问题所采用的技术方案是：提供一种单相并 离网逆变器系统，其特征在于该逆变器系统包括单相并离网逆变器、开关电路、开关电路 控制模块和信号采集模块，所述信号采集模块包括外部直流电压采集电路、逆变输出电压 采集电路、外电网电流采集电路和外电网输出电压采集电路；所述单相并离网逆变器的输 入端与外部直流供压装置的输出端连接，单相并离网逆变器的输出端与开关电路的输入端 连接，开关电路控制模块的输出端与开关电路连接，开关电路的输出端与外电网双向连接； 所述外部直流电压采集电路与外部直流供压装置连接，逆变输出电压采集电路与单相并离 网逆变器的输出端连接，外电网电流采集电路与开关电路的输出端连接，外电网输出电压 采集电路与外电网连接，所述开关电路控制模块中存有孤岛模式和并网模式切换程序、孤 岛检测程序、电压前馈程序、相位同步程序和双闭环反馈控制程序，其中开关电路采用固态 继电器构成。
[0007] 上述单相并离网逆变器系统，所述开关电路的电路构成是：包括两个端子即端子 Jl和端子J2,电流传感器M1，四个贴片电阻即贴片电阻RU贴片电阻R2、贴片电阻R3和贴 片电阻R4,压敏电阻R5,两个电解电容即电解电容El和电解电容E2,贴片电容C1，两个固 态继电器即固态继电器Ul和固态继电器U2及保险管Fl ;所述四个贴片电阻中的贴片电阻 Rl和贴片电阻R3的阻值为100 Ω，所述四个贴片电阻中的贴片电阻R2和贴片电阻R4的 阻值为500Ω，压敏电阻R5为型号为MYG14K681的压敏电阻，端子Jl为逆变输出电压输出 端，端子Jl的Hl引脚与电流传感器Ml的SI、S2、S3引脚相连，电流传感器Ml的S8引脚与 SGND引脚相连，电流传感器Ml的S9引脚同时与贴片电容Cl的一端和+5V相连，贴片电容 Cl的另一端与SGND引脚相连，电流传感器Ml的S7引脚out引脚为外电网电流输出，电流 传感器Ml的S4、S5、S6引脚同时与固态继电器Ul的A3引脚相连，固态继电器Ul的Al引 脚与贴片电阻R2的一端、电解电容El的正极相连，贴片电阻R2的另一端、电解电容El的 负极同时与贴片电阻Rl的一端相连，贴片电阻Rl的另一端与开关电路控制信号relay相 连，固态继电器Ul的A2引脚接24V直流电压，固态继电器Ul的A4引脚和保险管Fl串联 后与端子J2的Kl引脚相连，端子J2为外电网输出电压输出端，同时压敏电阻R5 -端与固 态继电器Ul的A4引脚连接，另一端与端子J2的K2引脚、固态继电器U2的M引脚相连； 固态继电器U2的Bl引脚与贴片电阻R4-端连接，贴片电阻R4的另一端与贴片电阻R3的 一端相连，贴片电阻R3的另一端与开关电路控制信号relay相连，电解电容E2的负极与固 态继电器U2的Bl引脚连接，电解电容E2的正极与贴片电阻R4的另一端连接，固态继电器 U2的B2引脚接24V直流电压，固态继电器U2的B3引脚与端子Jl的H2引脚相连；其中， 开关电路控制信号relay为开关电路控制模块给出的同时控制开关电路中的两个固态继 电器即固态继电器Ul和固态继电器U2的开关状态的控制信号。
[0008] 上述单相并离网逆变器系统，所述开关电路控制模块中存有孤岛模式和并网模式 切换程序是：开始一定义并初始化各个控制参数一初始状态设定为孤岛模式一外电网是否 正常1返回外电网是否正常；產开关电路中的固态继电器吸合切换到并网模式一外电网 是否正常悬开关电路中的固态继电器吸合切换到并网模式一返回上一步骤的外电网是否 正常；麗开关电路中的固态继电器断开切换到孤岛模式一返回上一步骤的外电网是否正 常。
[0009] 上述单相并离网逆变器系统，所述开关电路控制模块采用TMS320F2808芯片。
[0010] -种单相并离网逆变器系统的控制方法，该控制方法应用上述单相并离网逆变器 系统，其特征在于该控制方法的具体步骤是：
[0011] 第一步、同步控制逆变输出电压和外电网输出电压的幅值与相位：
[0012] 从孤岛模式切换到并网模式时，要确保逆变输出电压和外电网输出电压同幅同 相；
[0013] (1)同步控制逆变输出电压和外电网输出电压的幅值：
[0014] 在一个电压周期20ms内，逆变输出电压的采集步数为400步，通过逆变输出电压 采集电路采集逆变输出从第90步到第110步之间的电压幅值并求和，然后取其平均值作为 采集到的逆变输出电压峰值；外电网电压采集电路采集到的外电网电压理论峰值为314V， 如果逆变输出电压采集电路采集到的逆变输出电压峰值在312V到316V之间的误差范围 内，即可判断逆变输出电压幅值和外电网输出电压幅值相等，即逆变输出电压和外电网输 出电压幅值同步；如果逆变输出电压采集电路采集到的逆变输出电压峰值小于312V或者 大于316V，即可判断逆变输出电压幅值和外电网输出电压幅值不相等，即逆变输出电压和 外电网输出电压幅值没有达到同步，然后在开关电路控制模块中的电压前馈程序中以2为 单位逐渐增加或减小电压前馈系数，以使外电网电压采集电路采集到的逆变输出电