一种市电互补光伏控制逆变一体机及其控制策略的制作方法
【专利摘要】本发明涉及市电互补光伏控制逆变一体机及其控制策略，所述控制逆变一体机主要包括光伏阵列、MPPT控制器、蓄电池组、逆变器、变压器以及继电器；所述光伏阵列连接MPPT控制器输入端，MPPT控制器输出端连接蓄电池组，蓄电池组的端子连接逆变器的输入端，逆变器的输出端连接变压器的原边绕组，变压器的副边绕组通过一个继电器连接负载或电网。本发明通过改变控制策略，完成市电互补功能且市电充电电流可控，和市售控制逆变一体机相比大大缩减了硬件成本，集MPPT充电、逆变器、市电互补功能于一体,操作简单方便,具有高可靠性、高抗干扰能力、高效率、高电磁兼容性,易安装,易维护。
【专利说明】
一种市电互补光伏控制逆变一体机及其控制策略
技术领域
[0001]本发明涉及电力电子功率变换技术领域，尤其涉及一种市电互补光伏控制逆变一体机及其控制策略。
【背景技术】
[0002]随着石油等不可再生能源的消耗，太阳能作为新能源，其利用越来越受到重视。在无电地区，电力不稳定地区，电力要求较高的地区，或者节能环保意识强的地区，太阳能是首选的能源。
[0003]目前市场上存在的控制逆变一体机为了实现市电给蓄电池充电功能，使用了多绕组变压器，通过实时监测蓄电池电压，根据蓄电池电压切换电网侧的变压器绕组从而改变直流侧充电电压。这种控制逆变一体机电路简单容易实现，但是却存在很大的缺点:I)变压器绕组多，成本高;2)输出继电器多，成本高;3)充电电流不可控。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题是在不改变系统硬件结构的基础上完成市电充电功能且充电电流可控的功能，大幅缩减硬件成本并保证太阳能用电设备的不间断供电。
[0005]本发明专利解决其技术问题是通过以下技术方案实现的:
[0006]—种市电互补光伏控制逆变一体机，包括:光伏阵列、MPPT控制器、蓄电池组、逆变器、变压器以及继电器;所述光伏阵列连接MPPT控制器输入端，MPPT控制器输出端连接蓄电池组，蓄电池组的端子连接逆变器的输入端，逆变器的输出端连接变压器的原边绕组，变压器的副边绕组连接继电器，继电器不动作时连接负载，继电器动作时连接电网。
[0007]上述一种市电互补光伏控制逆变一体机的控制策略为:
[0008](I)、离网状态下，采用电压外环、电流内环模式:采样交流侧输出电压，经过相移90°、PARK变换得到反馈值，与给定电压作差，经过PI调节器、限幅输出作为电流环给定值；采样变压器副边侧的电感电流，经过相移90°、PARK变换得到反馈值，与给定电流作差，经过PI调节器、限幅输出调制度，再经过IPARK变换、Pmi调制后驱动逆变器的MOSFET;其中PARK变换和IPARK变换角度通过斜坡函数生成，所述斜坡函数在每个电网周期0.02s内，产生O到2JT的角度变化；
[0009](2)、并网状态下，市电充电电流环:采样电网电压，经过PLL锁相环锁定电网角度Θ;采样变压器副边侧的电感电流，经过相移90°、PARK变换得到反馈值;充电电流D轴给定Id—，Q轴给定为O，与电流反馈值作差，经过PI调节器、限幅输出调制度，再经过IPARK变换、Pmi调制后驱动逆变器的M0SFET，其中PARK变换和IPARK变换角度为通过PLL锁相环锁定的电网角度Θ。PLL锁相环用于锁定电网的角度，锁定得到的角度用来做PARK变换和IPARK变换，只有这样逆变器输出的电压波形才能和电网电压同相位，才能实现并网。
[0010]进一步的，所述蓄电池与逆变器之间并联一个直流支撑电容Cl，所述逆变器与变压器原边之间串联电感LI，所述变压器副边串联电感L2和电容C2，所述电容C2与负载并联。
[0011]进一步的，所述MPPT控制器采用Buck变换电路，Buck变换电路效率高、可以输出大电流、静态电流小。
[0012]本发明的有益效果在于:相比传统控制逆变一体机省去了多绕组变压器以及多个输出继电器，大大降低了生产成本;能完成市电充电功能且充电电流可控，并能保证太阳能用电设备的不间断供电。
【附图说明】
[0013]图1:本发明的结构原理框图。
[0014]图2:传统的控制逆变一体机电路结构示意图。
[0015]图3:本发明的市电互补光伏控制逆变一体机电路结构示意图。
[0016]图4:离网放电控制策略框图。
[0017]图5:并网充电控制策略框图。
【具体实施方式】
[0018]一种市电互补光伏控制逆变一体机，包括:光伏阵列、MPPT控制器、蓄电池组、逆变器、变压器以及继电器;所述光伏阵列连接MPPT控制器输入端，MPPT控制器输出端连接蓄电池组，蓄电池组的端子连接逆变器的输入端，逆变器的输出端连接变压器的原边绕组，变压器的副边绕组连接继电器，继电器不动作时连接负载，继电器动作时连接电网。
[0019]上述一种市电互补光伏控制逆变一体机的控制策略为:
[0020](I)、离网状态下，采用电压外环、电流内环模式:采样交流侧输出电压，经过相移90°、PARK变换得到反馈值，与给定电压作差，经过PI调节器、限幅输出作为电流环给定值；采样变压器副边侧的电感电流，经过相移90°、PARK变换得到反馈值，与给定电流作差，经过PI调节器、限幅输出调制度，再经过IPARK变换、Pmi调制后驱动逆变器的MOSFET;其中PARK变换和IPARK变换角度通过斜坡函数生成，所述斜坡函数在每个电网周期0.02s内，产生O到2JT的角度变化；
[0021](2)、并网状态下，市电充电电流环:采样电网电压，经过PLL锁相环锁定电网角度Θ;采样变压器副边侧的电感电流，经过相移90°、PARK变换得到反馈值;充电电流D轴给定Id—，Q轴给定为O，与电流反馈值作差，经过PI调节器、限幅输出调制度，再经过IPARK变换、Pmi调制后驱动逆变器的M0SFET，其中PARK变换和IPARK变换角度为通过PLL锁相环锁定的电网角度Θ。PLL锁相环用于锁定电网的角度，锁定得到的角度用来做PARK变换和IPARK变换，只有这样逆变器输出的电压波形才能和电网电压同相位，才能实现并网。
[0022]所述MPPT控制器采用Buck变换电路，Buck变换电路效率高、可以输出大电流、静态电流小。
[0023]以上述依据本发明理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1.一种市电互补光伏控制逆变一体机，其特征在于:包括:光伏阵列、MPPT控制器、蓄电池组、逆变器、变压器以及继电器;所述光伏阵列连接MPPT控制器输入端，MPPT控制器输出端连接蓄电池组，蓄电池组的端子连接逆变器的输入端，逆变器的输出端连接变压器的原边绕组，变压器的副边绕组连接继电器，继电器不动作时连接负载，继电器动作时连接电网。2.如权利要求1所述的一种市电互补光伏控制逆变一体机的控制策略，其特征在于: (1)、离网状态下，采用电压外环、电流内环模式:采样交流侧输出电压，经过相移90°、PARK变换得到反馈值，与给定电压作差，经过PI调节器、限幅输出作为电流环给定值;采样变压器副边侧的电感电流，经过相移90°、PARK变换得到反馈值，与给定电流作差，经过PI调节器、限幅输出调制度，再经过I PARK变换、Pmi调制后驱动逆变器的MOSFET;其中PARK变换和IPARK变换角度通过斜坡函数生成，所述斜坡函数在每个电网周期0.02s内，产生O到2JT的角度变化； (2)、并网状态下，市电充电电流环:采样电网电压，经过PLL锁相环锁定电网角度Θ;采样变压器副边侧的电感电流，经过相移90°、PARK变换得到反馈值;充电电流D轴给定Id—，Q轴给定为O，与电流反馈值作差，经过PI调节器、限幅输出调制度，再经过IPARK变换、P丽调制后驱动逆变器的MOSFET，其中PARK变换和IPARK变换角度为通过PLL锁相环锁定的电网角度Θ。3.如权利要求1所述的一种市电互补光伏控制逆变一体机，其特征在于:所述蓄电池与逆变器之间并联一个直流支撑电容Cl，所述逆变器与变压器原边之间串联电感LI，所述变压器副边串联电感L2和电容C2，所述电容C2与负载并联。4.如权利要求1所述的一种市电互补光伏控制逆变一体机，其特征在于:所述MPPT控制器采用Buck变换电路。
【文档编号】H02J3/38GK105958532SQ201610373202
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】胡存刚, 姚培, 赵龙, 罗亚桥
【申请人】安徽大学