电流源型光伏并网系统及其控制装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电流源型光伏并网系统及其控制装置和方法。该系统利用单片机并根据三角载波和三角调制波调制生成高频脉宽信号，经高频驱动电路后驱动高频逆变器，同时根据电网电压过零点信号生成工频脉宽信号，经工频驱动电路后驱动工频逆变器，将光伏电池阵列的直流电压逆变成高频电压后输入到导抗变换器。导抗变换器输出的高频电流经高频变压器隔离和电流等级变换，再通过高频整流器整流及工频逆变器的逆变，最后通过低通滤波器滤波后并入单相电网。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用导抗变换器实现，特别是涉及具有改善并网电流谐波的高频逆变器的调制方法。
技术介绍
传统的电流源型光伏并网逆变器通过串联一个电感L(单相并网，三相时共3个)实现并网馈电，由于一般电网频率较低(50Hz)，故该电感体积大，耗材多，损耗也大，这不利于装置的小型化和降低成本，抑制电流谐波的能力也较差。图2为传统单相电流型逆变器示意图；图3为传统单相电流型升压逆变器示意图；图4为传统三相电流型逆变器示意图。 导抗变换器是导纳-阻抗变换器的简称，在实现导纳-阻抗变换的同时，还可以实现电压源和电流源之间的变换。使用集中参数元件L、C构成的导抗变换器应用于电力电子中，可以实现装置小型化，减小能量传递过程中的损耗，是一种高效的能量传递装置。 因此，将导抗变换器和光伏并网逆变系统有机结合在一起，利用导抗变换器实现光伏系统电流型并网，具有算法简单，便于单片机实现，体积小，效率高，受电网影响小等优点。本专利技术的导抗变换器光伏并网发电控制系统和调制方法符合这一特点。
技术实现思路
一种电流型光伏并网发电系统，该系统包括光伏并网发电系统主电路，该主电路的高频逆变器采用单片机生成高频PWM脉冲信号，经高频驱动电路后驱动由半导体功率开关组成的高频逆变器，将直流电压逆变成高频电压，输出到导抗变换器；导抗变换器经过谐振变换，将上述高频电压变换成高频电流，并输出到高频变压器；高频变压器将导抗变换器输出的高频电流进行隔离和电流等级变换后输出到高频整流器；高频整流器将上述正负交变的电流整流成脉动直流电流后输出到工频逆变器；工频逆变器由单片机生成工频脉冲信号经工频驱动电路后驱动工频逆变器，将高频整流器整流输出的高频脉动直流电流逆变成含有高频谐波且其基波分量为电网频率的交流电流，然后输出到低通滤波器；低通滤波器对其输入电流进行低通滤波形成工频电流后并入到电网。 一种电流型光伏并网发电系统的调制方法，其中主要包括下述算法三角载波和三角调制波调制生成高频PWM脉冲信号，经高频驱动电路后驱动高频逆变器，高频逆变器将直流电压逆变成高频电压，高频电压经导抗变换器谐振变换，生成具有正弦包络线的高频电流，用于减小并网电流谐波成分；另一方面，单片机根据电网电压过零信号生成工频脉冲信号，经工频驱动电路后驱动工频逆变器，并保证并网电流与电网电压的同步，以提高系统功率因数。 根据上述的专利技术构思，本专利技术采用下述技术方案 一种电流源型光伏并网系统，包括一个高频逆变器、一个高频变压器和一个低通滤波器，其特征在于所述的高频逆变器将光伏电池阵列输入的直流电压逆变成高频电压输出到一个导抗变换器，所述的导抗变换器将高频电压变换成高频电流输出到所述的高频变压器，所述的高频变压器将高频电流经其隔离和电流等级变换后输出到一个高频整流器，所述的高频整流器将高频交流电流整流成高频脉动直流电流后输出到一个工频逆变器，所述的工频逆变器将高频脉动直流电流变换成含有高频谐波的工频电流后输出到所述的低通滤波器，所述的低通滤波器将含有高频谐波的工频电流进行低通滤波后并入单相电网。 上述的电流源型光伏并网系统中，所述高频逆变器的电路结构是所述光伏电池阵列的正极连接到两个功率晶体管V1、V3的集电极即漏极，光伏电池阵列的负极连接到另两个功率晶体管V2、V4的发射极即源极，功率晶体管V1的发射极即源极连接到功率晶体管V2的集电极即漏极并输出到所述导抗变换器的一个输入端，功率晶体管V3的发射极即源极连接到功率晶体管V4的集电极即漏极并输出到所述导抗变换器的另一个输入端。 上述的电流源型光伏并网系统中，所述导抗变换器、高频变压器和高频整流器的电路结构是所述高频逆变器的一个输出连接到一个电感L1的aL1端，另一个输出连接到一个电容C1的bc1端，电感L1的bL1端、电容C1的ac1端和一个电感L2的aL2端连接在一起，电感L2的bL2端连接到高频变压器的aT端，电容C1的bc1端连接到高频变压器的bT端，高频变压器的cT端连接到一个二极管VD5的阳极和另一个二极管VD6的阴极，高频变压器的dT端连接到一个二极管VD7的阳极和另一个二极管VD8的阴极，二极管VD5的阴极和二极管VD7的阴极连接在一起并输出到所述的工频逆变器，二极管VD6的阳极和二极管VD8的阳极连接在一起并输出到所述的工频逆变器。 上述的电流源型光伏并网系统中，所述工频逆变器的电路结构是所述高频整流器的一个输出连接到一个功率晶体管V5的集电极即漏极和另一个功率晶体管V7的集电极即漏极，功率晶体管V5的发射极即源极连接到一个二极管VD9的阳极，功率晶体管V7的发射极即源极连接到二极管VD11的阳极；所述高频整流器的另一个输出连接到一个二极管VD10的阴极和另一个二极管VD12的阴极，二极管VD10的阳极连接到功率晶体管V6的发射极即源极，二极管VD12的阳极连接到功率晶体管V8的发射极即源极；二极管VD9的阴极和功率晶体管V6的集电极即漏极连接在一起并输出到所述低通滤波器，二极管VD11的阴极和功率晶体管V8的集电极即漏极连接在一起并输出到所述低通滤波器。 上述的电流源型光伏并网系统中，所述低通滤波器的电路结构是所述工频逆变器的一个输出端连接到一个电容C2的ac2端和一个电感L3的aL3端，另一个输出端连接到电容C2的bc2端，电感L3的bL3端输出到所述单相电网的一个输入端，电容C2的bc2端输出到所述单相电网的另一个输入端。 一种用于上述电流源型光伏并网系统的控制装置，包括一个单片机，其特征在于由一个电流传感器检测并入单相电网的并网电流i输入单片机，一个电压传感器测得光伏电池的电压Ed输入单片机，一个电网电压过零点检测器检测单相电网的电压过零点信号输入单片机，单片机还输入并网输出电流指令i*。单片机有二路输出一路输出高频脉冲信号经一个高频驱动电路去驱动上述的高频逆变器；另一路输出工频脉冲信号经一个工频驱动电路去驱动上述的工频逆变器； 上述单片机根据并网输出电流指令i*，改变三角调制波的幅值，三角调制波与三角载波调制生成高频脉冲信号，并由单片机输出到高频驱动电路。高频驱动电路将其隔离和功率放大后驱动高频逆变器。 另一方面，电网电压过零点检测器检测出电网电压的过零点，并输出到单片机。单片机根据该过零点生成工频脉冲信号，并输出到工频驱动电路，工频驱动电路将其隔离和功率放大后驱动工频逆变器。 上述的高频驱动电路采用富士电机的EXB841、或日本英达的HR065、或日本三菱的M57962L、或夏普的PC923、或Agilent的HCPL-3120、或HCPL-316J、或美国IR公司的IR2110、或IR2130驱动电路。上述的工频驱动电路采用富士电机的EXB841、或日本英达的HR065、或日本三菱的M57962L、或夏普的PC923、或Agilent的HCPL-3120、或HCPL-316J、或美国IR公司的IR2110、或IR2130驱动电路。 一种用于电流源型光伏并网系统的控制方法，采用上述的控制装置进行控制，其特征在于控制步骤如下 1)将电压传感器检测到的电流电压Ed和电流传感器检测到的并网电流i输入到单片机； 2)单片机根据下式计算出能够输出的电网电流IG 式中ω为电网频率，为谐振阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流源型光伏并网系统，包括一个高频逆变器（２）、一个高频变压器（４）和一个低通滤波器（７），其特征在于所述的高频逆变器（２）将光伏电池阵列（１）输入的直流电压逆变成高频电压输出到一个导抗变换器（３），所述的导抗变换器（３）将高频电压变换成高频电流输出到所述的高频变压器（４），所述的高频变压器（４）将高频电流经其隔离和电流等级变换后输出到一个高频整流器（５），所述的高频整流器（５）将高频交流电流整流成高频脉动直流电流后输出到一个工频逆变器（６），所述的工频逆变器（６）将高频脉动直流电流变换成含有高频谐波的工频电流后输出到所述的低通滤波器（７），所述的低通滤波器（７）将含有高频谐波的工频电流进行低通滤波后并入单相电网（８）。

【技术特征摘要】
1.一种电流源型光伏并网系统，包括一个高频逆变器(2)、一个高频变压器(4)和一个低通滤波器(7)，其特征在于所述的高频逆变器(2)将光伏电池阵列(1)输入的直流电压逆变成高频电压输出到一个导抗变换器(3)，所述的导抗变换器(3)将高频电压变换成高频电流输出到所述的高频变压器(4)，所述的高频变压器(4)将高频电流经其隔离和电流等级变换后输出到一个高频整流器(5)，所述的高频整流器(5)将高频交流电流整流成高频脉动直流电流后输出到一个工频逆变器(6)，所述的工频逆变器(6)将高频脉动直流电流变换成含有高频谐波的工频电流后输出到所述的低通滤波器(7)，所述的低通滤波器(7)将含有高频谐波的工频电流进行低通滤波后并入单相电网(8)。2.根据权利要求1所述的电流源型光伏并网系统中，其特征在于所述高频逆变器(2)的电路结构是所述光伏电池阵列(1)的正极连接到两个功率晶体管V1、V3的集电极即漏极，光伏电池阵列(1)的负极连接到另两个功率晶体管V2、V4的发射极即源极，功率晶体管V1的发射极即源极连接到功率晶体管V2的集电极即漏极并输出到所述导抗变换器(3)的一个输入端，功率晶体管V3的发射极即源极连接到功率晶体管V4的集电极即漏极并输出到所述导抗变换器(3)的另一个输入端。3.根据权利要求1所述的电流源型光伏并网系统，其特征在于所述导抗变换器(3)、高频变压器(4)和高频整流器(5)的电路结构是所述高频逆变器(2)的一个输出连接到一个电感L1的aL1端，另一个输出连接到一个电容C1的bc1端，电感L1的bL1端、电容C1的ac1端和一个电感L2的aL2端连接在一起，电感L2的bL2端连接到高频变压器(4)的aT端，电容C1的bc1端连接到高频变压器(4)的bT端，高频变压器(4)的cT端连接到一个二极管VD5的阳极和另一个二极管VD6的阴极，高频变压器(4)的dT端连接到一个二极管VD7的阳极和另一个二极管VD8的阴极，二极管VD5的阴极和二极管VD7的阴极连接在一起并输出到所述的工频逆变器(6)，二极管VD6的阳极和二极管VD8的阳极连接在一起并输出到所述的工频逆变器(6)。4.根据权利要求1所述的电流源型光伏并网系统，其特征在于所述工频逆变器(6)的电路结构是所述高频整流器(5)的一个输出连接到一个功率晶体管V5的集电极即漏极和另一个功率晶体管V7的集电极即漏极，功率晶体管V5的发射极即源极连接到一个二极管VD9的阳极，功率晶体管V7的发射极即源极连接到一个二极管VD11的阳极；所述高频整流器(5)的另一个输出连接到一个二极管VD10的阴极和另一个二极管VD12的阴极，二极管VD10的阳极连接到功率晶体管V6的发射极即源极，二极管VD12的阳极连接到功率晶体管V8的发射极即源极；二极管VD9的阴极和功率晶体管V6的集电极即漏极连接在一起并输出到所述低通滤波器(7)，二极管VD11的阴极和功率晶体管V8的集电极即漏极连接在一起并输出到所述低通滤波器(7)。5.根据权利要求1所述的电流源型光伏并网系统，其特征在于所述低通滤波器(7)的电路结构是所述工频逆变器(6)的一个输出端连接到一个电容C2的ac2端和一个电感L3的aL3端，另一个输出端连接到电容C2的bc2端，电感L3的bL3端输出到所述单相电网(8)的一个输入端，电容C2的bc2端输出到所述单相电网(8)的另一个输入端。6.一种用于根据权利1所述的电流源型光伏并网系统的控制装置，包括一个单片机(12)，其特征在于由一个电流传感器(9)检测并入单相电网(8)的并网电流i输入单片机(12)，一个电压传感器(14)测得光伏电池(1)的电压Ed输入单片机(12)，一个电网电压过零点检测器(10)检测单相电网(8)的电压过零点信号输入单片机(12)，单片机(12)还输入并网输...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴春华，陈国呈，孙承波，周勤利，
申请(专利权)人：上海大学，上海新源变频电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]