一种基于正弦波母线的微网电源制造技术

本发明专利技术公开了一种基于正弦波母线的微网电源，属于分布式微网电源领域。该电源的拓扑结构包括BOOST模块1、全桥逆变模块2以及单向桥模块3，电源的输入接口包括市电接口和新能源电源（以光伏电池为例）接口。市电输入接单向桥输入端，在单向桥的反向截止作用下，能量只能从市电进入交流母线而无法从交流母线进入市电；光伏电池首先经过BOOST模块输出最大功率，然后经过全桥逆变模块输出与正弦波母线同频同相的电流源，并直接汇流入交流母线；汇流后的交流母线最终作为负载电源使用。本发明专利技术采用了正弦波母线汇流控制来实现光电实时互补，不需要储能设备和大容量母线电容即可获得光伏能量的稳定输出和高效利用，达到了降低发电系统成本和延长电源寿命的目的。

【技术实现步骤摘要】
—种基于正弦波母线的微网电源
本专利技术涉及一种微网电源。
技术介绍
:随着经济发展，人口增加，能源消耗快速增长，带来能源短缺、环境污染、生态恶化等重大问题。世界各国的研究机构和企业纷纷投入大量的人力和物力到这个新兴的产业当中。在过去的若干年间，具有并网发电功能的光伏并网逆变器在欧美等国得到了广泛的应用，然而在国内由于电网配电等各项相关技术尚未完全成熟，直接将电能输送到电网存在对大电网的潜在影响。另有一些研究面向具体应用开发了光伏独立逆变器，应用于电网难以普及的边远和海岛地区。为了获得稳定的电能，独立逆变器通常都配备大容量的蓄电池组以实现能源的分时调度，而目前蓄电池技术的缺陷导致了这些产品与生俱来的高初期投入和维护成本、能量利用率不足以及各种由蓄电池引起的安全隐患。上述原因造成了光伏逆变器在民用和工业用领域的推广困难。为此，有必要研究在无蓄电池储能调度的前提下，采用市电与光伏实时汇流互补控制的技术，实现光伏能量的稳定、高效输出。
技术实现思路
本专利技术要克服现有技术的上述缺陷，提出一种基于正弦波母线的微网电源，以实现在无蓄电池储能调度的条件下，光伏能量的稳定、高效输出。本专利技术所述的微网电源包括单向桥模块3、BOOST模块I以及全桥逆变模块2，由市电接口和光伏电池接口并行构成的电源输入接口。其中:市电通过单向桥模块3输出正弦波母线，在不采用大容量电容滤波的条件下直接作为电压源，同时单向桥模块确保了电能只能从市电进入交流母线；光伏电池通过BOOST模块I实现最大功率跟踪控制，再通过全桥逆变模块2输出与正弦波母线同频同相的电流源；B00ST模块I的输出端接全桥逆变模块2的输入端，同时全桥逆变模块2还起到维持BOOST模块I输出端电压稳定性的作用；上述电压源与电流源在正弦波母线上实现汇流控制，并直接提供给负载。进一步，BOOST模块(I)的控制方法具体包含步骤如下:2.1采样获得光伏电压Upv和光伏电流Ipv，并输入MPPT控制器，该控制器输出光伏电压Upv的参考电压值Upv M ;2.2根据Upv ref与Upv获得光伏电压误差Eupv，将Eupv输入闭环反馈控制器1，该控制器输出BOOST模块占空比Db。，2.3将BOOST模块占空比Db。输入母线保护器，经过保护器判断后，占空比Db。放大输出至开关管MO ；进一步，所述的母线保护器，其特征在于:母线保护器的控制方法包含如下内容:3.1 设定阈值 UbQl〈Ub()2〈Ub()3。采样 BOOST 模块输出电压 Ubo,若 UbQ>Ub()1 且 Ubo〈Ubo2，则进入步骤[2];若队。>队。2且队。〈队。3，则进入步骤[3];若队。>队。3，则进入步骤[4]；3.2MPPT控制器执行逆过程，即Upv ref的调整朝着光伏输出功率Ppv减小的方向变化；3.3MPPT控制器执行逆过程，并且开通放电通道Ml直至Ubo小于Ubtjl，通过电阻Rtl释放母线能量，以降低Ub。；3.4开通放电通道Ml直至Ubo小于Ubtjl,BOOST模块占空比清零，MO强制关断，停止并初始化升压。进一步，全桥逆变模块(2)的控制方法具体包含步骤如下:4.1设定阈值UbQ(l〈Ub。ref〈UbQl。采样BOOST模块输出电压Ubo,若UbQ〈Ub。。，则进入步骤4.2 ;若Ub()>Ub。。，则进入步骤4.3;4.2将全桥逆变模块占空比清零，强制关闭Tl?T4，停止并初始化汇流；4.3将Ubo与Ubo ref做差获得BOOST模块输出电压误差Eub。，并将Eub。输入至闭环反馈控制器2，获得全桥逆变模块输出电流参考值幅值Iinv—amp ；4.4将参考值幅值Iinv _输入信号调理1，得到正弦化并取绝对值的结果Iinv—Mf，其中正弦化通过同步锁相PLL实现与电网电压Unet同频同相；4.5采样全桥逆变模块输出电流Iinv,根据Iinv %与Iinv得到误差Eiinv,将误差输入闭环反馈控制器3，获得全桥逆变模块占空比Dinv ;该结果与外包络线滞环控制器取与操作，最终输入驱动放大电路驱动开关管Tl?T4。所述的外包络线滞环控制器，用于约束直流母线电压的瞬时值范围。首先采样市电电压Unet并输入信号调理2，放大K倍后的结果Usa作为全桥逆变模块输出电压Uinv的外包络线，若|uinv|>|usa|则外包络线滞环控制器输出ο至与门，否则输出I至与门。上述操作结果是全桥逆变模块输出电压Uinv被约束在Unet与K倍Unet之间。单向桥模块(3)的控制方法具体如下:采样市电电压Unet并输入锁相环PLL，PLL捕获Unrt的上升沿和下降沿并输出至工频换向控制器，当输入为上升沿时，控制器关闭T5并开通T6 ;当输入为下降沿时，控制器关闭T6并开通T5。开关信号在驱动开关管之前需经过死区延迟。本专利技术的优点是:【附图说明】:图1为本专利技术所述微网电源的结构框图图2为本专利技术所述微网电源的电路原理图图3为本专利技术所述微网电源在光伏与市电共同为负载供能的能量流向分析图图4为本专利技术所述微网电源在无光伏能量时的能量流向分析图图5为本专利技术所述微网电源在光伏能量充足时的能量流向分析图图6为本专利技术所述微网电源的BOOST模块的具体控制方法原理图图7为本专利技术所述微网电源的全桥逆变模块的具体控制方法原理图图8为本专利技术所述微网电源的单向桥模块的具体控制方法原理图上述附图中的主要标号名称:PV为光伏电池；AC为市电；M0为BOOST开关管；M1为放电通道开关管；T1?T4为全桥逆变开关管；T5，Τ6为单向桥开关管；L0，LI为滤波电感；E0为大容量电解电容；C0，Cl为滤波电容；D0为续流二极管；R0为放电电阻；R1为负载；Ipv为光伏电流；upv为光伏电压；Upv 为光伏电压参考值；Eupv为光伏电压跟踪误差；Db。为升压电路占空比；Ub。为升压电路输出端电压；Unet为市电电压；Usa为市电电压绝对值的K倍;Ub0—ref为升压电路输出端电压参考值；Iinv—amp为汇流电流幅值；Iinv—%为汇流电流参考值；Iinv为降压电路输出电流；Eiinv为降压电路输出电流误差；Dinv为降压电路占空比；【具体实施方式】:下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术做详细描述。本专利技术所述的微网电源包括单向桥模块3、BOOST模块I以及全桥逆变模块2，由市电接口和光伏电池接口并行构成的电源输入接口。其中:市电通过单向桥模块3输出正弦波母线，在不采用大容量电容滤波的条件下直接作为电压源，同时单向桥模块确保了电能只能从市电进入交流母线；光伏电池通过BOOST模块I实现最大功率跟踪控制，再通过全桥逆变模块2输出与正弦波母线同频同相的电流源；B00ST模块I的输出端接全桥逆变模块2的输入端，同时全桥逆变模块2还起到维持BOOST模块I输出端电压稳定性的作用；上述电压源与电流源在正弦波母线上实现汇流控制，并直接提供给负载。进一步，BOOST模块(I)的控制方法具体包含步骤如下:2.1采样获得光伏电压Upv和光伏电流Ipv，并输入MPPT控制器，该控制器输出光伏电压Upv的参考电压值Upv M ;2.2根据Upv ref与Upv获得光伏电压误差Eupv，将Eupv输入闭环反馈控制器1，该控制器输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于正弦波母线的微网电源，其特征在于：电源拓扑结构主要包括BOOST模块（1）、全桥逆变模块（2）以及单向桥模块（3），由市电接口和光伏电池接口并行构成的电源输入接口。其中：市电通过单向桥模块（3）输出正弦波母线，在不采用大容量电容滤波的条件下直接作为电压源，同时单向桥模块确保了电能只能从市电进入交流母线；光伏电池通过BOOST模块（1）实现最大功率跟踪控制，再通过全桥逆变模块（2）输出与正弦波母线同频同相的电流源；BOOST模块（1）的输出端接全桥逆变模块（2）的输入端，同时全桥逆变模块（2）维持BOOST模块（1）输出端电压稳定性；上述电压源与电流源在正弦波母线上实现汇流控制，并直接提供给负载。

【技术特征摘要】
1.一种基于正弦波母线的微网电源，其特征在于:电源拓扑结构主要包括BOOST模块(1)、全桥逆变模块(2)以及单向桥模块(3)，由市电接口和光伏电池接口并行构成的电源输入接口。其中:市电通过单向桥模块(3)输出正弦波母线，在不采用大容量电容滤波的条件下直接作为电压源，同时单向桥模块确保了电能只能从市电进入交流母线；光伏电池通过BOOST模块(I)实现最大功率跟踪控制，再通过全桥逆变模块(2)输出与正弦波母线同频同相的电流源；B00ST模块(I)的输出端接全桥逆变模块(2)的输入端，同时全桥逆变模块(2)维持BOOST模块(I)输出端电压稳定性；上述电压源与电流源在正弦波母线上实现汇流控制，并直接提供给负载。2.如权利要求1所述的微网电源，其特征在于=BOOST模块(I)的控制方法具体包含步骤如下: 2.1采样获得光伏电压Upv和光伏电流Ipv，并输入MPPT控制器，该控制器输出光伏电压Upv的参考电压值Upv ref ; 2.2根据Upv ref与Upv获得光伏电压误差Eupv,将Eupv输入闭环反馈控制器1，该控制器输出BOOST模块占空比Db。， 2.3将BOOST模块占空比Db。输入母线保护器，经过保护器判断后，占空比Db。放大输出至开关管MO。3.根据权利要求2所述的微网电源，其特征在于:母线保护器的控制方法包含如下内容: 3.1设定阈值Ub()1〈Ub()2〈Ub()3。采样BOOST模块输出电压Ubo,若Ub()>Ub()1且Ub()〈Ub()2，则进入步骤3.2 ;若Ubo>Ubo2且队。〈队。3，则进入步骤3.3 ;若Ubo>Ubo3,则进入步骤3.4 ； 3.2MPPT控制器执行逆过程，即Upv ref的调整朝着光伏输出功率Ppv减小的方向变化； 3.3MPPT控制器执行逆过程，并且开通放电通道Ml直至Ubo小于Ubtj2，通过电阻Rtl释放母线能量，以降低Ub。； 3.4开通放...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴乐彬，胥芳，张奔奔，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：