光伏并网逆变器的控制系统技术方案

一种光伏并网逆变器的控制系统，其中，所述系统包括逆变器主电路、MPPT控制电路、第一采样电路、驱动电路、数字信号处理器以及滤波电路，MPPT控制电路经由第一采样电路与太阳能电池相连接，MPPT控制电路还经由数字信号处理器和驱动电路与逆变器主电路相连接，逆变器主电路通过滤波电路与电网相连接。与传统方案相比，本实用新型专利技术的有益效果是：1)采用数字信号处理芯片DSP做为控制核心，从而实现了大功率并网逆变器控制策略需要大量算术运算和控制逻辑运算的要求，既增加了控制精度又大大减小了硬件电路的复杂性；2)与电网电压同步的实现采用软件锁相环策略，从而最大限度的减化了硬件电路。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及可再生能源发电领域，具体涉及一种应用于将太阳能转化为电能的光伏并网逆变器的控制系统。
技术介绍
进入21世纪以来，传统化石能源储量日益枯竭，且大量使用化石燃料对人类生存环境造成的危害日益突出。如何在有效利用资源和确保环保等可持续发展的条件下发展经济已经成为全球热点。太阳能以其资源的普遍性、可再生、无污染等特点已经全球性的由“补充能源”角色转为“替代能源”。传统的光伏发电并网方案是:由光伏逆变器把太阳能电池发出的直流电转换成符合电网要求的交流电，再输出至电网。整个系统中最关键的部分是光伏逆变器，其控制系统由正弦波脉宽调制(SPWM)脉冲发生器、电压同步锁相、低通滤波等环节构成。随着电力电子技术的日新月异，这种控制系统相对繁琐，电路复杂，并且并网发电效率不甚理想，致使光伏并网发电难以大规模推广应用，尤其是对于大功率光伏并网发电系统而言。
技术实现思路
鉴于上述原因，本技术的目的是提供一种光伏并网逆变器的控制系统，特别是大功率光伏并网逆变器的控制系统，本控制系统结合一定的软件算法减少了相应的硬件电路，是一种低成本、高效率的控制系统。为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案:一种光伏并网逆变器的控制系统，其中，所述系统包括逆变器主电路、MPPT控制电路、第一采样电路、驱动电路、数字信号处理器以及滤波电路，所述MPPT控制电路经由所述第一采样电路与太阳能电池相连接，所述MPPT控制电路还经由所述数字信号处理器和所述驱动电路与所述逆变器主电路相连接，所述逆变器主电路通过所述滤波电路与电网相连接。在至少一个优选方案中，所述逆变器主电路以IGBT开关器件为核心。在至少一个优选方案中，所述系统还包括将所述滤波电路的输出端连接到所述数字信号处理器的第二采样电路。 在至少一个优选方案中，所述滤波电路为LC滤波电路。在至少一个优选方案中，所述第一采样电路的输出端还连接到所述数字信号处理器。逆变器主电路以IGBT开关器件为核心，采用基于电网电压定向的双闭环矢量控制策略，利用SVPWM逆变技术控制并网电流。LC滤波电路完成上述电流并网前的信号滤波。MPPT控制电路实时检测太阳能电池输出电压，跟踪其最大功率点，实现太阳能电池的最大功率输出。采样电路实现对整个控制系统所需模拟量的采集，并将采集到的信号转换为适合数字信号处理器处理的数字信号，输出给数字信号处理器。数字信号处理器接收检测电路信号，通过内部程序控制，输出控制信号给驱动电路。驱动电路将接收到的控制信号进行功率放大，发送给逆变器主电路。以此完成将太阳能电池发出的直流电转换成与电网同频率同相位的交流电并馈入电网。与传统方案相比，本技术的有益效果是:I)采用数字信号处理芯片DSP做为控制核心，从而实现了大功率并网逆变器控制策略需要大量算术运算和控制逻辑运算的要求，既增加了控制精度又大大减小了硬件电路的复杂性；2)与电网电压同步的实现采用软件锁相环策略，从而最大限度的减化了硬件电路。附图说明图1示出本技术的一个实施方式的控制系统原理图。图2示出本技术的一个实施方式的控制系统示意图。图3示出本技术的一个实施方式的电网电压软件锁相环控制原理图。具体实施方式下面参照图1-3说明本技术的具体实施方式。控制系统的原理如图1所示，逆变器系统输出是与电网电压同频同相的电流信号，整个系统等效于一个内阻较大的受控电流源。系统采用基于电网电压定向的矢量控制，由直流电压外环和有功、无功电流内环组成。直流电压外环为了调节或稳定系统直流母线电压，电流内环设计为电流跟随器，是在dq坐标系中分别实现id、iq的无静差控制。首先由采样电路采集电网三相电压，对其进行Clark变换，得到两相静止坐标系下的网侧电压，经过软件锁相环(PLL)，得到网侧电压的合成矢量的锁相角。再通过这个锁相角对网侧电流进行Park变换，得到两相旋转坐标系下的网侧电流id、iq，其中id为有功电流分量，iq为无功电流分量。通过以上的变换，就把网侧电流的有功无功量转化为直流量，通过引入闭环的PI控制稳定输出电流。有功电流给定为前级的电压环输出量，无功电流内环的电流参考值是根据需向电网输送的无功功率参考值而得到的。电流双闭环PI调节器输出信号通过空间矢量脉宽SVPWM调制后，通过驱动电路控制IGBT功率器件，然后经过LC低通滤波器，滤去高频成分，在滤波电容两端获得相应频率的光滑的正弦波，从而实现逆变器的并网控制。控制系统示意如图2所示，系统包括逆变器主电路60、MPPT控制电路30、第一采样电路20、驱动电路50、数字信号处理器40以及滤波电路70，MPPT控制电路30经由第一采样电路20与太阳能电池10相连接，MPPT控制电路30还经由数字信号处理器40和驱动电路50与逆变器主电路O相连接，逆变器主电路60通过滤波电路70与电网90相连接。逆变器主电路60例如以IGBT开关器件为核心。可选地，系统还包括将滤波电路70的输出端连接到数字信号处理器40的第二采样电路80。滤波电路70例如为LC滤波电路。可选地，第一采样电路20的输出端还连接到数字信号处理器40。太阳能电池直流输入，通过MPPT控制算法，送给IGBT模块，经IGBT全桥逆变得到交流电，再经滤波后得到稳定的正弦波交流电，输出至电网90。数字信号处理芯片DSP产生PWM波，通过专用的IGBT驱动芯片，驱动IGBT模块实现逆变。由于采用了基于电网电压定向的矢量控制策略，需要准确的获取电网电压的相位，本系统采用软件锁相环方法，原理如图3所示，当电网电压中只存在正序基波分量时，其dq坐标系下稳态值为直流量，首先通过坐标变换将三相电压转换到dq坐标系下，通过控制q轴分量为零，锁相环可准确锁定电网电压相位。同时，闭环控制可有效抑制电网扰动对相位检测带来的干扰。以上所述是本技术的具体实施例和所运用的技术原理，任何基于本技术技术方案基础上的等效变换，均属于本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏并网逆变器的控制系统，其特征在于，所述系统包括逆变器主电路、MPPT控制电路、第一采样电路、驱动电路、数字信号处理器以及滤波电路，所述MPPT控制电路经由所述第一采样电路与太阳能电池相连接，所述MPPT控制电路还经由所述数字信号处理器和所述驱动电路与所述逆变器主电路相连接，所述逆变器主电路通过所述滤波电路与电网相连接。

【技术特征摘要】
1.一种光伏并网逆变器的控制系统，其特征在于，所述系统包括逆变器主电路、MPPT控制电路、第一采样电路、驱动电路、数字信号处理器以及滤波电路， 所述MPPT控制电路经由所述第一采样电路与太阳能电池相连接，所述MPPT控制电路还经由所述数字信号处理器和所述驱动电路与所述逆变器主电路相连接， 所述逆变器主电路通过所述滤波电路与电网相连接。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚飞，霍峰，
申请(专利权)人：国电龙源电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：