光伏并网变换器、光伏供电系统和电器的制造方法_2

文档序号:10283580阅读:来源:国知局
>[0032]优选地,该光伏并网变换器还可以包括电压滞环比较跟踪器,电压滞环比较跟踪器可以设置在升压斩波器10和光伏阵列之间,用于稳定升压斩波器10的输入电压。为避免光伏阵列的输出电压在变换电路30所需的最低直流电压值附近波动时,可能引起旁路开关20频繁开关,导致升压斩波器10频繁的启动、停止。这样不仅影响光伏并网变换器输出的稳定性,也会造成光伏阵列输出功率的损耗。可以在光伏并网变换器中引入一个电压滞环比较跟踪器,设置在升压斩波器10和光伏阵列之间。电压滞环比较跟踪器能够稳定光伏阵列的输出电压,也即,能够稳定升压斩波器10的输入电压,防止光伏阵列的输出电压在变换电路30所需的最低直流电压值附近高频波动。通过电压滞环比较跟踪器,可以实现光伏并网变换器的单级模式与双级模式之间的平滑切换,有效扩大了光伏并网变换器的工作电压范围,提高了转换效率。优选地,升压斩波器10的输入端和旁路开关20的输入端连接至第一电路节点,电压滞环比较跟踪器设置在第一电路节点和光伏阵列之间。
[0033]优选地,光伏并网变换器采用电压外环、电流内环的双闭环控制结构,该光伏并网变换器还包括无差拍控制器,设置在电流内环中。电压外环用于在光伏并网变换器工作在整流状态时,起到稳定直流母线电压的作用;电流内环用于在光伏并网变换器工作在整流状态或逆变状态时,控制输电网侧的交流电流跟踪交流电压。传统的双闭环控制结构中,电流内环采用的是比例积分(PI)控制器,PI控制器的参数选择相对复杂,容易引起电流谐振或者造成电流滞后,本实施例的电流内环采用无差拍(Dead-beat)控制器,无差拍控制器的算法为基于被控对象精确数学模型的控制算法,具有动态响应速度快、抑制振动能力强等优点,可以根据逆变器、滤波器的状态方程和输出的反馈信号,计算下一采样周期功率器件的开关时间。
[0034]优选地,升压斩波器1包括:电感,电感的第一端作为升压斩波器的第一输入端;二极管,二极管的第一端与电感的第二端相连接,二极管的第二端为升压斩波器的第一输出端;第一开关管,第一开关管的第一端与二极管的第一端相连接;第一电容,第一电容的第一端与二极管的第二端相连接,作为升压斩波器的第二输入端;以及第二电容,第二电容的第一端接地,并与第一电容的第二端相连接,第二电容的第二端与第一开关管的第二端相连接,作为升压斩波器的第二输出端。优选地,旁路开关20并联在电感的第一端与二极管的第二端;
[0035]优选地,变换电路30包括:第二开关管,第二开关管的第一端与第一电容的第一端相连接,作为变换电路的第一端;第三开关管,第三关管的第一端与第二开关管的第二端相连接,第三开关管的第二端与第二电容的第二端相连接,作为变换电路的第二端,第二开关管与第三开关管同向;第四开关管,第四开关管的第一端与第一电容的第二端相连接;以及第五开关管,第五开关管的第一端与第四开关管的第二端相连接,第五开关管的第二端与第二开关管的第二端相连接,作为变换电路的第三端,第四开关管与第五开关管反向。
[0036]优选地,该光伏并网变换器还可以包括最大功率点跟踪器,设置在升压斩波器10和光伏阵列之间,用于跟踪光伏阵列的最大输出功率。光伏阵列的输出功率与最大功率点跟踪器的工作电压有关,最大功率点跟踪器能够使光伏阵列的输出功率跟踪光伏阵列的最大输出功率,光伏阵列的输出电压会发生变化,升压斩波电路10接收经过最大功率点跟踪器调节后的光伏阵列的输出电压。可选地,可以通过电压滞环比较跟踪器稳定经最大功率点跟踪器调节后的光伏阵列的输出电压,稳定升压斩波器10的输入电压。
[0037]该实施例提供的光伏并网变换器,通过升压斩波器10,与光伏阵列相连接,用于对光伏阵列的输出电压进行升压变换;旁路开关20,与升压斩波器10并联,用于在光伏阵列的输出电压超出预设电压阈值时旁路升压斩波器10;以及变换电路30,与升压斩波器10的输出端连接,用于对升压斩波器10输出的电流进行直流交流转换,解决了相关技术中光伏并网变换器转换效率较低的问题。通过旁路开关可以选择光伏并网变换器处于带升压斩波器与不带升压斩波器的两种工作模式,进而提高了光伏并网变换器的转换效率。
[0038]图2是根据本实用新型实施例的光伏并网变换器的无差拍控制框图的示意图。光伏阵列(PV Array)的输出电压upv和输出电流ipv输出到最大功率点跟踪器(MPPT),经最大功率跟踪控制(MPPT)对升压斩波电路(BOOST) 10进行脉宽调制(PWM),升压斩波器1的输出电压经过三电平变换器(CCT)进行逆变之后,输出到输电网Grid JjnhVjn-l)为当前周期和上一周期的输电网电压,Ig(n)为光伏并网变换器当前周期输出电流,Vd。为直流母线电压,Vref为直流参考电压,Vref与Vdc比较后输入到PI控制器,得到下一个采样时刻逆变器输出的参考电流I*,正弦信号sin(t)与下一个采样时刻的参考电流I*相乘后得到下一周期的电流预测值Iref (n+1) C3Vg(Ii)、Vg(n-l)、Ig(n)、Iref(n+l)和Vdc经过无差拍控制,得出下一周期的控制信号,进而对三电平变换器进行正弦脉宽调制(SPffM)。
[0039]图3是根据本实用新型实施例的光伏并网变换器的双向控制结构框图的示意图。光伏并网变换器采用电压外环、电流内环的双闭环控制结构,Vuf为直流电压给定,Vpv为直流电压,Ks为直流母线电压采样系数,VcJlmlt为调节器输出限幅,限定光伏并网变换器的最大功率,I。—ref为逆变侧电流给定,i。为逆变侧电流,Gu(S)为电压调节器,输出可以为正或为负,Gc(S)为电流调节器,GKsMPG2(S)分别为占空比d到直流电压Vpv和交流电流i。的传递函数。当光伏并网变换器工作在整流状态时,电压外环起到稳定直流母线电压的作用;当光伏并网变换器工作在整流或逆变状态时,电流内环控制输电网侧的交流电流跟踪交流电压。在基于直流母线的微电网中,当直流侧能量升高时,直流电压Vpv上升,电压外环调节器Gu(S)输出增加,逆变侧电流给定I。—ref增加,直流母线上的能量并入输电网,变换器工作在逆变状态;当直流侧能量不足时,直流电压V下降,电压外环调节器Gu(S)输出为负值,逆变侧电流给定I。—W也为负值,输电网将能量供给直流母线,光伏并网变换器工作在整流状态。双向控制结构实现了光伏并网变换器的双向运行,能量可以双向流通。
[0040]图4是根据本实用新型第二实施例的光伏并网变换器的示意图。该实施例可以作为上述第一实施例的优选实施方式,如图4所示,该光伏并网变换器包括:变换电路30和带旁路的升压斩波电路40。
[0041]带旁路的升压斩波电路40用于判断光伏阵列(PV)的输出电压是否大于预设电压阈值,当光伏阵列的输出电压大于预设电压阈值时,闭合旁路开关Kl,带旁路的升压斩波电路40停止工作,当光伏阵列的输出电压不大于预设电压阈值时,打开旁路开关Kl,带旁路的升压斩波电路40开始工作,对光伏阵列的输出电压进行升压变换。带旁路的升压斩波电路40还包括电感LI,二极管Dl,开关管SI,电容Cl和电容C2。其中,电感LI的第一端与光伏阵列输出电压第一端相连接,二极管Dl阳极与电感LI的第二端相连接,旁路开关Kl与电感LI的第一端和二极管Dl阴极并联,开关管SI的集电极连接至电感LI的第二端,开关管SI的发射极连接至光伏阵列输出电压第二端,电容Cl正极与二极管Dl阴极相连接,电容C2正极与电容Cl负极相连接并接地,电容C2负极与开关管SI的发射极相连接。变换电路30用于对直流交流电进行相互转换。开关管Sa集电极与电容Cl正极相连接,开关管Sb集电极与开关管Sa发射极相连接,开关管Sb发射极与电容C2负极相连接,开关管Sd发射极与电容Cl负极相连接,开关管Sc集电极与开关管Sd集电极相连接,开关管Sc发射极与电感L2第一端相连接,电感L2第二端与电容C3正极相连接,电容C3负极与电容Cl负极相连接,输电网Vgrid与电容C3并联。
[0042]该实施例提出的光伏并网变换器采用T型三电平拓扑结构,精简了隔离变压器,实现非隔离。非隔离型光伏并网变换器结构不含隔离变压器,具有效率高、体积小、重量轻和成本低等优势。同时,利用一组开关管Sc、Sd组成双向开关,实现了对主开关管Sa、Sb的钳位功能,与传统两电平拓扑结构相比,该实施例提出的光伏并网变换器具有输出电压为多电平,谐波小,所需的滤波电感量小等优点,有利于降低系统
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1