专利名称：基于数字控制技术的三相逆变器装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三相逆变器装置，尤其是涉及一种基于数字控制技术的三相逆变器装置。
背景技术：
随着人口的增加，经济的发展，人类对于能源的需求也越来越大，传统的能源储量正在日益枯竭，从而带来了能源短缺的问题。而且，化石燃料的大量使用对人类生存环境造成的危害日益突出，甚至导致生态恶化，这些已成为当今世界各国面临的一个重大问题。所以，开发利用可再生能源和各种绿色能源是人类必须采取的措施，而从能源供应的诸多因素考虑，太阳能无疑是最符合可持续发展战略的理想的绿色能源。全球能源专家们认定，太阳能将成为21世纪最重要的能源之一。光伏阵列输出特性是具有非线性特征的，其输出电压、电流受太阳光照强度、环境温度等因素影响。在一定的太阳光照强度和环境温度下，光伏阵列可以工作在不同的输出电压下，但只有在某一输出电压值时，光伏阵列的输出的功率能达到最大值，这时光伏阵列的工作点也就达到最大功率点。在光伏发电系统中，提高系统的整体效率的一个重要的途径就是实时调整光伏阵列的工作点，使其始终工作在最大功率点附近。太阳能光伏发电系统通过光伏组件将太阳能转化为直流电能，再通过并网型逆变器将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流，并入电网，在将直流电能经逆变转换为交流电能的过程中，会产生大量谐波。谐波的危害主要表现在以下几个方面(I)对电力系统的影响。谐波使电能的生产、传输和利用效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪音，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。(2)造成谐振现象。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，是谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。(3)谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使仪表计量不准确。(4)谐波对通信系统产生干扰，严重时会使通信系统无法正常工作。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种控制精度高、适应性强的基于数字控制技术的三相逆变器装置。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种基于数字控制技术的三相逆变器装置，该装置接在太阳能电池和电网之间，其特征在于，所述的三相逆变器装置包括三相逆变器、滤波电路、开关、DSP、远程通信接口、输出同步检测电路，所述的太阳能电池、三相逆变器、滤波电路、开关、电网依次连接，所述的DSP分别与三相逆变器、开关、远程通信接口、输出同步检测电路连接，所述的输出同步检测电路与电网连接；所述的DSP包括SVPWM输出电压控制模块、FFT电压电流实时测量分析模块和MPPT电池动态功率调节模块；所述的SVPWM输出电压控制模块用于控制三相逆变器进行变频输出；所述的FFT电压电流实时测量分析模块将从三相逆变器中采集的畸变波形分解成基频分量和各次谐波分量，通过频谱分析各次谐波分量的幅值和相位来描述波形畸变水平；所述的MPPT电池动态功率调节模块用于调节太阳能电池的最大功率点工作电压。所述的SVPWM输出电压控制模块控制过程具体如下 三相逆变器结构中引入开关状态函数，定义每一桥臂上管开通时为1，下管开通时为0，通过控制三相逆变器的6只开关管，得到8种开关状态0 (000)、I (001) >2(010)、3(011)、4(100)、5(101)、6(110)、7(111)，每种状态对应唯一的输出线电压瞬时值矢量；其中有两个状态为零矢量，其余6种状态为非零矢量，共分为6个扇区；三相电压瞬时值用一个以角速度w = 2 Π f的空间旋转电压矢量^来表示；当&遍历圆轨迹时，形成三相瞬时输出电压；当&落入某一子扇区后，用该子扇区的两个边界矢量和零矢量去合成&可得到最佳合成效果，具体公式如下设一个开关周期Ts内，&按逆时针方向旋转，一个边界矢量作用时间为Tx，另一边界矢量&作用时间为Ty，零矢量作用时间为T。；则有Ts = Tx+Ty+T0 ;根据伏秒平衡原理
可得 Γ = T +LI 77+OX 77，即^' = Vjc + f，这就是一般空间电压矢量的合成公
式，其关键在于Tx、Ty、T。的计算。所述的FFT电压电流实时测量分析模块将畸变波形分解成基频分量和各次谐波分量，通过频谱分析各次谐波分量的幅值和相位来描述波形畸变水平。快速傅里叶变换FFT是一种快速有效地计算离散傅立叶变换DFT的方法，离散傅里叶变换同时满足以下关系
N-IX(k)= x{nWN y k = 0,1,2, * · *, N-I
n=0X(n)=N-I式中^ =e_;￥。在通常情况下，序列χ(η)和它的离散傅里叶变换X(k)都是复数，
因此直接计算DFT及离散傅里叶逆变换(Inverse Discrete Fourier Transform, IDFT)需要N2次复数乘法和N (N-I)次复数加法。由于一次复数乘法要作4次实数乘法和2次实数加法，一次复数加法要作两次实数加法，所以作一次离散傅里叶变换总共需要作4N2次实数乘法和2N(2N-1)次实数加法。所述的MPPT电池动态功率调节模块用于调节太阳能电池的最大功率点工作电压具体如下根据光伏阵列的P-V曲线是一个单峰曲线，并且最大功率点是峰值，其功率对电压的导数为O的特点，在输出功率最大点，功率对电压的导数为零，来寻找最大功率点；在功率对电压的导数大于零的区域将最大功率点工作电压增加设定电压调整值，在功率对电压的导数小于零的区域将最大功率点工作电压减去设定电压调整值，在导数等于零时，最大功率点工作电压保持不变。[0028]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点(1)32位高精度三重化SVPWM空间矢量控制策略，提高了系统控制精度；(2)电压、电流实时FFT测量分析，快速准确的获得系统运行参数；(3)快速二阶微分MPPT跟踪算法很好适应了电池组件功率动态变换的特点。
图I为本实用新型的主体结构示意图；图2为本实用新型的MPPT电池动态功率调节模块流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图I所示，一种基于数字控制技术的三相逆变器装置，该装置接在太阳能电池7和电网6之间，所述的三相逆变器装置包括三相逆变器I、滤波电路2、开关CB、DSP3、远程通信接口 4、输出同步检测电路5，所述的太阳能电池7、三相逆变器I、滤波电路2、开关CB、电网6依次连接，所述的DSP3分别与三相逆变器I、开关CB、远程通信接口 4、输出同步检测电路5连接，所述的输出同步检测电路5与电网6连接；所述的DSP3包括SVPWM输出电压控制模块、FFT电压电流实时测量分析模块和MPPT电池动态功率调节模块；所述的SVPWM输出电压控制模块用于控制三相逆变器进行变频输出；所述的FFT电压电流实时测量分析模块将从三相逆变器中采集的畸变波形分解成基频分量和各次谐波分量，通过频谱分析各次谐波分量的幅值和相位来描述波形畸变水平；所述的MPPT电池动态功率调节模块用于调节太阳能电池的最大功率点工作电压。(I) SVPWM输出电压控制模块实现方法用DSP控制器的空间矢量状态机来实现变频要求时，需要求出在一个调制周期Ts内2个有效空间矢量^^和&的持续时间Tx和Ty，以及零矢量的作用时间T。。空间矢量状态
机实现变频的关键公式
权利要求1.一种基于数字控制技术的三相逆变器装置，该装置接在太阳能电池和电网之间，其特征在于，所述的三相逆变器装置包括三相逆变器、滤波电路、开关、DSP、远程通信接口、输出同步检测电路，所述的太阳能电池、三相逆变器、滤波电路、开关、电网依次连接，所述的DSP分别与三相逆变器、开关、远程通信接口、输出同步检测电路连接，所述的输出同步检测电路与电网连接。
2.根据权利要求I所述的一种基于数字控制技术的三相逆变器装置，其特征在于，所述的DSP包括SVPWM输出电压控制模块、FFT电压电流实时测量分析模块和MPPT电池动态功率调节模块。
专利摘要本实用新型涉及一种基于数字控制技术的三相逆变器装置，该装置接在太阳能电池和电网之间，其特征在于，所述的三相逆变器装置包括三相逆变器、滤波电路、开关、DSP、远程通信接口、输出同步检测电路，所述的太阳能电池、三相逆变器、滤波电路、开关、电网依次连接，所述的DSP分别与三相逆变器、开关、远程通信接口、输出同步检测电路连接，所述的输出同步检测电路与电网连接。与现有技术相比，本实用新型具有控制精度高、适应性强等优点。
文档编号G05F1/67GK202384774SQ201120499599
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者孙杰, 幸宗国, 杜宇中 申请人:上海航天有线电厂