一种基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统技术方案

一种基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统。其包括整流模块、隔离模块、逆变器、采样模块、控制模块、驱动模块和电源模块；整流模块通过隔离模块与逆变器的输入端连接；采样模块的输入端与隔离模块的输出端连接、采样模块的输出端与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端与驱动模块的输入端连接，驱动模块的输出端与隔离模块相连接，电源模块分别与驱动模块和控制模块相连接。本发明专利技术以带隔离的ZVZCS全桥电路作为主电路，可实现大功率运行、较宽的电压调节范围，并实现了对逆变器的电气隔离保护，增强了系统的安全性能。采用计算法作为光伏特性曲线模拟的方式，既提高了模拟光伏特性曲线的连续性与准确性，又无需占用大量的储存空间。

Isolation type photovoltaic array simulator system based on calculation method

Isolation type photovoltaic array simulator system based on calculation method. It includes rectifier module, isolation module, inverter, sampling module, control module, driver module and power supply module; rectifier module and inverter through isolation module is connected to the input end of the input output; sampling module and isolation module, sampling module connecting end is connected with the output end and the input end of the control module, the output control module with the input end of the driving module is connected with the output end of the drive module, isolation module is connected with the power supply module is respectively connected with the drive module and control module. The invention takes the isolated ZVZCS full bridge circuit as the main circuit, which can realize large power operation and wide voltage regulation range, realize the electric isolation protection of the inverter and enhance the safety performance of the system. The method of calculation is used as the simulation method of the photovoltaic characteristic curve, which not only improves the continuity and accuracy of the simulated photovoltaic characteristic curve, but also does not need to occupy a large number of storage space.

【技术实现步骤摘要】
一种基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统
本专利技术属于光伏并网发电
，特别是涉及一种基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统。
技术介绍
太阳能光伏并网发电因其可再生、低污染、易传输等优点已成为太阳能利用的主要方式和研究热点，而在对光伏并网发电的核心设备——光伏并网逆变器的调试过程中，如采用实物太阳能光伏阵列作为输入，其光照强度、温度等因素导致模拟调试周期长，诸多情况不易模拟等问题都限制了光伏并网逆变器的调试。由于光伏阵列模拟器可以在短时间内模拟任意温度和光照强度情况的太阳能特性曲线的输出，所以它的研制解决了上述问题，大大缩短了光伏并网逆变器的研制周期并降低了其成本。现有光伏整列模拟器的主电路主要采用BUCK电路，二象限斩波电路等非隔离电路，功率较小，升压能力有限，且当主电路发生故障时，由于没有隔离变压器，会造成后端设备，如光伏逆变器的损坏。现有光伏阵列模拟器对光伏特性曲线的模拟主要采用查表法，查表法是将光伏特性曲线离散化形成电压值与对应电流值的数据表，通过查表比较来实现对光伏特性曲线的模拟。由于查表法中电压电流数据均为离散值，若离散数据较少，不利于光伏特性曲线的精确模拟，特别是在最大功率点跟踪(MPPT)时，不能满足对电压细微变化时电流也随之变化的要求；若离散数据较多以满足MPPT要求，则需要大量的储存空间。当模拟不同光伏特性曲线时，使用查表法需要对不同曲线分别离散化并生成不同的对应表储存，所需储存空间成倍增加。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统。为了达到上述目的，本专利技术提供的基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统包括：整流模块、隔离模块、逆变器、采样模块、控制模块、驱动模块和电源模块；其中：整流模块通过隔离模块与逆变器的输入端连接；采样模块的输入端与隔离模块的输出端连接、采样模块的输出端与控制模块的输入端连接，控制模块的输出端与驱动模块的输入端连接，驱动模块的输出端与隔离模块相连接，电源模块分别与驱动模块和控制模块相连接。所述的整流模块包括三相不控整流桥、第一滤波电容C1和第二滤波电容C2，三相不控整流桥的输入端与三相交流电源连接，三相不控整流桥的输出端与隔离模块2的输入端连接；第一滤波电容C1和第二滤波电容C2依次串联在三相不控整流桥输出端的正负极之间。所述的三相不控整流桥为三相全波不控整流桥；所述的第一滤波电容C1和第二滤波电容C2采用串联方式的螺栓式铝电解电容。所述的隔离模块为带隔离的零电压零电流移相全桥电路，包括IGBT单相全桥电路、隔离变压器和单相不控整流桥；其中：IGBT单相全桥电路的输入端与整流模块输出端连接，IGBT单相全桥电路的输出端与隔离变压器的原边绕组连接，隔离变压器的副边绕组与单相不控整流桥的输入端连接，单相不控整流桥的输出端输出直流电压。所述的单相不控整流桥包括单相整流桥、第一限流二极管D1、第二限流二极管D2、第五电容器C5和电感L1；单相整流桥的直流输入端与隔离变压器的次级绕组相连接，单相整流桥直流输出端的正极分别连接电感L1和第五电容器C5，电感L1的另一端为单相不控整流桥的正输出端，单相整流桥直流输出端的负极为单相不控整流桥的负输出端；第五电容器C5的另一端分别连接第一限流二极管D1的阳极和第二限流二极管D2的阴极，第一限流二极管D1的阴极和第六电容器C6的一端均与单相不控整流桥的正输出端连接，第二限流二极管D2的阳极和第六电容器C6的另一端均与单相不控整流桥的负输出端连接；所述的隔离变压器的磁芯原副边匝数比为1.1；所述的IGBT单相全桥电路为IGBT单相全桥逆变电路，包括第一IGBT管S1、第二IGBT管S2、第三IGBT管S3和第四IGBT管S4、第一吸收电容C3和第二吸收电容C4；第一IGBT管S1和第三IGBT管S3组成超前臂，其中：第一IGBT管S1的集电极与整流模块1输出端的正极连接，第三IGBT管S3的发射极与整流模块输出端的负极连接，第一IGBT管S1的发射极与第三IGBT管S3的集电极连接，此点为超前臂的中点，与隔离变压器原边绕组的一端连接；第二IGBT管S2和第四IGBT管S4组成滞后臂，其中：第二IGBT管S2的集电极与整流模块输出端的正极连接，第四IGBT管S4的发射极与整流模块输出端的负极连接，第二IGBT管S2的发射极与第四IGBT管S4的集电极连接，此点为滞后臂的中点，与隔离变压器原边绕组的另一端连接；第一吸收电容C3与第二吸收电容C4分别并联在第一IGBT管S1与第三IGBT管S3的输出两端；所述的第一IGBT管S1、第二IGBT管S2、第三IGBT管S3和第四IGBT管S4的栅极分别与驱动模块的四个输出端连接。所述的逆变器为负载，采用光伏阵列逆变器。所述的信号采样模块包括电压霍尔传感器VT1和电流霍尔传感器CT1，电压霍尔传感器VT1采样端并联在第六电容器C6两端，电压霍尔传感器VT1的输出端与控制模块连接，电流霍尔传感器CT1采样端串联在隔离模块中单相不控整流桥的正输出端上，电流霍尔传感器CT1的输出端与控制模块连接。所述的控制模块包括计算单元、比较单元、PID调节器和脉宽发生器；计算单元输入端与电压霍尔传感器VT1的输出端连接，比较单元输入端与计算单元输出端和电流霍尔传感器CT1输出端连接，比较单元输出端与PID调节器输入端连接，PID调节器输出端连接脉宽发生器输入端，脉宽发生器输出端连接所述驱动模块的输入端。所述的驱动模块为IGBT单相全桥电路的驱动电路，包括四路驱动电路，用于分别驱动第一IGBT管S1、第二IGBT管S2、第三IGBT管S3和第四IGBT管S4。所述的电源模块为控制模块的工作电源。本专利技术提供的基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统是以带隔离的ZVZCS全桥电路作为主电路，与现有技术相比，其优势在于，可实现大功率运行、较宽的电压调节范围，并实现了对逆变器的电气隔离保护，增强了系统的安全性能。同时，采用计算法作为光伏特性曲线模拟的方式，既提高了模拟光伏特性曲线的连续性与准确性，又无需占用大量的储存空间。附图说明图1为光伏特性曲线示意图；图2为本专利技术提供的基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统组成框图；图3为隔离模块组成框图；图4为本专利技术提供的基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统电路原理图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术提供的基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统进行详细说明。如图2所示，本专利技术提供的基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统包括：整流模块1、隔离模块2、逆变器3、采样模块4、控制模块5、驱动模块6和电源模块7；其中：整流模块1通过隔离模块2与逆变器3的输入端连接；采样模块4的输入端与隔离模块2的输出端连接、采样模块4的输出端与控制模块5的输入端连接，控制模块5的输出端与驱动模块6的输入端连接，驱动模块6的输出端与隔离模块2相连接，电源模块7分别与驱动模块6和控制模块5相连接。所述的整流模块1的输入端与三相交流电源连接，整流模块1将三相交流电整流并滤波，输出电压稳定的直流电至隔离模块2；同时，采样模块4对隔离模块2输出端的电压、电流信号进行采样，控制模块5将采样模块4输出的电压、电流采样信号通过计算、比较、分析，生成PWM控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统，其特征在于：所述的基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统包括：整流模块(1)、隔离模块(2)、逆变器(3)、采样模块(4)、控制模块(5)、驱动模块(6)和电源模块(7)；其中：整流模块(1)通过隔离模块(2)与逆变器(3)的输入端连接；采样模块(4)的输入端与隔离模块(2)的输出端连接、采样模块(4)的输出端与控制模块(5)的输入端连接，控制模块(5)的输出端与驱动模块(6)的输入端连接，驱动模块(6)的输出端与隔离模块(2)相连接，电源模块(7)分别与驱动模块(6)和控制模块(5)相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统，其特征在于：所述的基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统包括：整流模块(1)、隔离模块(2)、逆变器(3)、采样模块(4)、控制模块(5)、驱动模块(6)和电源模块(7)；其中：整流模块(1)通过隔离模块(2)与逆变器(3)的输入端连接；采样模块(4)的输入端与隔离模块(2)的输出端连接、采样模块(4)的输出端与控制模块(5)的输入端连接，控制模块(5)的输出端与驱动模块(6)的输入端连接，驱动模块(6)的输出端与隔离模块(2)相连接，电源模块(7)分别与驱动模块(6)和控制模块(5)相连接。2.根据权利要求1所述的基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统，其特征在于：所述的整流模块(1)包括三相不控整流桥、第一滤波电容C1和第二滤波电容C2，三相不控整流桥的输入端与三相交流电源连接，三相不控整流桥的输出端与隔离模块(2)的输入端连接；第一滤波电容C1和第二滤波电容C2依次串联在三相不控整流桥输出端的正负极之间。3.根据权利要求2所述的基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统，其特征在于：所述的三相不控整流桥为三相全波不控整流桥；所述的第一滤波电容C1和第二滤波电容C2采用串联方式的螺栓式铝电解电容。4.根据权利要求1所述的基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统，其特征在于：所述的隔离模块(2)为带隔离的零电压零电流移相全桥电路，包括IGBT单相全桥电路(21)、隔离变压器(22)和单相不控整流桥(23)；其中：IGBT单相全桥电路(21)的输入端与整流模块(1)输出端连接，IGBT单相全桥电路(21)的输出端与隔离变压器(22)的原边绕组连接，隔离变压器(22)的副边绕组与单相不控整流桥(23)的输入端连接，单相不控整流桥(23)的输出端输出直流电压。5.根据权利要求4所述的基于计算法的隔离式光伏阵列模拟器系统，其特征在于：所述的单相不控整流桥(23)包括单相整流桥、第一限流二极管D1、第二限流二极管D2、第五电容器C5和电感L1；单相整流桥的直流输入端与隔离变压器(22)的次级绕组相连接，单相整流桥直流输出端的正极分别连接电感L1和第五电容器C5，电感L1的另一端为单相不控整流桥(23)的正输出端，单相整流桥直流输出端的负极为单相不控整流桥(23)的负输出端；第五电容器C5的另一端分别连接第一限流二极管D1的阳极和第二限流二极管D2的阴极，第一限流二极管D1的阴极和第六电容器C6的一端均与单相不控整流桥(23)的正输出端连接，第二限流二极管D2的阳极和第六电容器C6的另一端均与单相不控整流桥(23)的负输出端连接；所述的隔离变压器(22)的磁芯原副边匝数比为1.1；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：于凯，侯立军，张新强，谷兴华，
申请(专利权)人：天津瑞能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12