一种基于多mosfet管逆变器的光伏并网发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种基于多MOSFET管逆变器的光伏并网发电装置，属太阳能发 电技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着社会经济的发展，人类对电力的需求日益增大，而能源危机和环境污染的日 益加重，促进了人类对新能源发电技术的研究。光伏发电技术具有的各种优势使其成为未 来发电的主导方式之一，发展前景巨大，成为近年来研究的热点。
[0003] 光伏发电装置是将变化的太阳能转换相对稳定的交流电并入电网供负载使用的 功率变换装置。应用在太阳能并网发电的逆变器需要实现W下功能：1.输出低失真度的正 弦波形，通过过零捕获电路，与电网同步可并入电网的电能；2.在太阳能电池成本较高的 情况下，合理设计系统，提高工作可靠习惯，提高效率；3.具有反孤岛运行能力，在电网发 生故障时能及时保护发电装置和电网的安全。
[0004] 对光伏发电硬件平台的研究是对光伏发电的研究和应用，并网型光伏型系统是光 伏发电的方向，与孤立运行的太阳能光伏电站相比，具有W下优点：（1)光伏电池可W始终 把其全部储能发送到电网（2)节省了蓄电池充放电过程中能量损耗（3)避免了处理废旧蓄 电池带来的二次污染，实现真正的绿色能源。但是也存在不足，系统响应速度慢、系统有静 差、跟踪精度低、效率低的缺陷。
[000引 目前的逆变器的采用的是IGBT结构的，但是随着功率和开关频率的升高，IGBT的 价格也随直线上升，而且IGBT器件所带来的噪声也成了一大问题，故对于某种特定场合 可采用多MOSFET管的逆变器，该套装置本身具有如下特点：
[0006] (1)驱动电路简单，需要的驱动功率小，噪声污染少。
[0007] (2)开关速度快，工作频率高，具有良好的热稳定性。
[000引 做多MOS阳T管可W适用于较大电流的场合，避免单一MOS阳T管电流容量小的不 足，该装置功率可达到200kVA，输出电流可达到lOOkVA。
[0009] (4)由于MOS阳T的工作频率可达到200曲ZW上，所得的并网电流波形含有的低次 谐波少，高次谐波为20次W上。
【发明内容】
[0010] 本实用新型的目的是，针对现有的基于IGBT逆变器的装置存在的问题，提出一种 基于多MOSFET管的逆变器装置，提高系统的开关速度和工作频率，可得到含低次谐波少的 光滑的正弦波形。
[0011] 本实用新型的技术方案是，一种基于多MOSFET管逆变器的光伏并网发电装置，包 括光伏阵列装置、S相逆变器、输出滤波器、隔离升压变压器、MOSFET驱动及保护模块、控制 模块、电压和电流检测模块。其中光伏阵列装置三相逆变器、输出滤波器依次连接，经断路 器接隔离升压变压器后并入电网；电压和电流检测模块与=相逆变器、输出滤波器并联，电 压和电流检测模块与控制模块连接；控制模块与MOSFET驱动及保护模块连接;MOSFET驱动 及保护模块接入=相逆变器。
[0012] 所述S相逆变器是由3个独立的单相逆变器组成，每个单相逆变器由8个MOSFET 管器件组成；且其中上下桥臂中都是由2个MOS阳T管并联而成；该逆变器共有24个MOS阳T 管器件。
[0013] 光伏阵列装置经过二极管化后，并联至模块A、B、C中，其中每个模块都有一个 储能电容，后接多MOSFET管逆变器，每相中采用单相桥式可控电路，上下桥臂各有两个 MOSFET管并联，运是因为MOSFET的漏电流具有负溫度系数，能够起到自动均流和均溫作 用，每相中有8个MOSFET管，总共具有24个。通过并联可W得到较大的电流，实现大功率 的电能输出。其中MOS阳T的开关频率拟采用48曲Z-IOO曲Z。
[0014] 本实用新型的控制方法采用对每相进行单独控制，且每相采用的是电压外环PID 控制，电流内环无差拍控制。其特征在于，该方法的步骤为：
[0015] 1、检测模块A、B、C电容电压，如模块A的电容电压Ud。,，检测并网电流ig、ib、i。，电 网电压Ua、Ub、Uc。
[0016] 2、直流侧电压稳定通过PI调节器实现，= ，工作过程如下所示：交流 侦巧俞出电流i升高，直流侧电容C放电，功率输出，则直流侧电压实时值Ud。下降，PI输入负 偏差，基波有功电流指令反相，直流侧电容C充电，功率输入，则直流侧电压实时值Ud。上升， Kp、Ki和Kd分别为PI调节器的比例系数、积分系数和微分系数，通过调节KP、Ki和Kd的取 值来实现直流侧电压的稳定，对=相电网A相进行分析，令参考值Ud/与测量值Ud。的差值 AU经PI调节器输出电流环参考量I'。PI离散调节公式为：
[0017] At/脚=(A )-瑪。你）
[001引 /;;(/、-）=/;(足'一1)-KAW/l') -M''(免一1))*K。+AO'(/0)::/；//(.
[0019] 3、外环PI计算结果乘上电网中A相的同步信号Sinwt得到《巧+1)减去电感电流 第k次当前采样值i。化)，再与反馈系数K之积，其差值再乘W由逆变器本身参数所决定的 量Lg/T。，得出的值与电网电压Us的前馈信号求和，再除W直流侧电压值（模块A中为UdJ 的一半，得出调制波信号。调制波信号经PWM调制，驱动逆变器并联运行。其中同步角速度 的获取过程为：相电压U。经过过零检测回路测得电网的实际频率f，控制内部通过软件生 成与电网同步的角速度Wt,使其与电网保持同步角速度。Lg/T。是一个比例系数，用A相中 的电抗L。除WPWM的载波周期得到。
[0020] 系统运行的环路电压瞬时方程为：
[0021]
[0022] Umy是逆变器未经过电抗器L。的A相的相电压，R。是线路中的电阻。
[002引将上式离散化，取di。=i。化+l)-i。化），有：
[0024]
[002引式中，d,为开关管脉宽控制量，k为调制系数，L历逆变器滤波电感值，TC为PWM载 波周期，贫44)为外环PI计算结果和同步信号的乘积，1。化）为第k次当前采样值，因为每 相电流中桥臂的导通为4个MOSFET管，于是有：
[0026]
[0027]实际应用时，考虑计算误差，对d取一系数K(0<K<1)，即：
[0028]
[0029] 同理有B、C两相的控制量的占空比为：
[0030]
[003。 4、通过上述得到的占空比，可得到MOS阳T的开关时间，控制器根据计算的时间来 实时控制主电路开关元件MOSFET的开通与关断，从而实现控制并网电流。
[0032] 电压外环采用PI控制，电流内环采用无差拍控制其参数容易设计，控制精度高， 控制响应速度快。
[0033] 本实用新型装置有如下特点：噪声污染少；开关速度快，工作频率高；具有良好的 热稳定性；该装置功率可达到200kVA，输出电流可达到IOOkVA;所得的并网电流波形含有 的低次谐波少，高次谐波为20次W上。
【附图说明】
[0034] 图1