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基于纹波功率转移的单相光伏并网逆变器及调制控制方法技术

技术编号:9833893 阅读:122 留言:0更新日期:2014-04-02 00:09
本发明专利技术公开了一种基于纹波功率转移的单相光伏并网逆变器及调制控制方法,基于“能量转移”的思想,通过在逆变器中增加一个控制自由度,将直流侧电容的二次功率转移至电感元件,构造基于纹波功率转移电路的新型逆变器拓扑结构。结合并网电流控制环节,给出了该新型拓扑的调制方法及系统控制策略。分析证明,该新型单相单级逆变器不仅能有效控制二次功率扰动,抑制直流电压的二次纹波分量,提高光伏系统效率和并网电流质量,而且保证储能电感中为交流电流,避免了电感直流偏置电流对系统可靠性和效率的影响。仿真和实验结果验证了该新型逆变器及调制控制策略的合理性和有效性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种,基于“能量转移”的思想,通过在逆变器中增加一个控制自由度,将直流侧电容的二次功率转移至电感元件,构造基于纹波功率转移电路的新型逆变器拓扑结构。结合并网电流控制环节,给出了该新型拓扑的调制方法及系统控制策略。分析证明,该新型单相单级逆变器不仅能有效控制二次功率扰动,抑制直流电压的二次纹波分量,提高光伏系统效率和并网电流质量,而且保证储能电感中为交流电流,避免了电感直流偏置电流对系统可靠性和效率的影响。仿真和实验结果验证了该新型逆变器及调制控制策略的合理性和有效性。【专利说明】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
光伏系统直流电压纹波会引起以下问题:1)纹波电压会导致电容温度升高,是导致电容器损坏的最重要因素;2)直流电压纹波导致电压外环控制量中包含谐波成分,这些谐波成分不仅不能维持直流电压的稳定,而且导致电流内环的参考信号存在低频谐波扰动;3)对于光伏系统流控制环,即使参考电流中低频扰动得到抑制,在调制层面,直流侧电压纹波对电流跟踪控制性能的影响也无法忽略。一、理想情况下单相桥式光伏逆变器直流电压纹波分析传统单相桥式光伏逆变器的拓扑结构如图1所示,令电网电压Us为Us (t) =UsCos(Cot)(I)式中Us为电压峰值,ω为电压角频率。以单位功率因数并网时,并网电流is为is(t) =IsCOS(COt)(2)式中Is为并网电流峰值。图2所示逆变器输出至电网的瞬时功率pgS【权利要求】1.一种基于纹波功率转移的单相光伏并网逆变器,其特征在于,包括与光伏阵列输出侧并联的三个桥臂、储能电感L2 ;每个桥臂由2个功率开关连接而成: 第一桥臂由功率开关T3和T4组成; 第二桥臂由功率开关Tl和T2组成; 第三桥臂由功率开关T5和T6组成; 第一桥臂的中点即a点和第二桥臂的中点即b点为单相光伏并网逆变器的2个输出端; 所述的储能电感L2的两端分别接b点和第三桥臂的中点即m点; 所述的功率开关为MOSFET。2.根据权利要求1所述的一种基于纹波功率转移的单相光伏并网逆变器,其特征在于,储能电感的额定电流Il等于逆变器交流侧额定电流Is,即Il = Is ;储能电感的电感值 为 3.基于权利要求1或2所述的单相光伏并网逆变器的控制方法,其特征在于,输入量包括光伏阵列的输出电压瞬时值Upv、输出电流瞬时值ipv和电网电压瞬时值Us ;输出控制量包括*^和\ ; 逆变器通过控制输出量(的跟踪,实现光伏逆变器的发电功能,的获取过程为:首先将光伏阵列输出电压和电流信号输入至MPPT环节,MPPT控制通过基于极值搜索的MPPT算法实现,MPPT控制输出光伏阵列的最大功率点对应的直流电压参考信号Up' ;其次tC与实际采样的直流电压Upv作差后,经PI控制得到并网电流幅值参考量IMf,然后与电网电压相位信号相乘,得到并网电流参考量iref* ;并网电流参考信号与实际并网电流采样信号Uf做差后,经过准比例谐振控制器,将准比例控制的输出量除以Upv,即为逆变控制环节的输出控制量心; 其中准比例谐振控制器的传递函数为 4.一种单相光伏并网逆变器的调制方法,其特征在于,采用单极性倍频技术,即将三角载波与一对极性相反的调制波相比较,产生两对互补的驱动信号,分别驱动单相全桥逆变的两个桥臂;该调制方法基于权利要求3所述的单相光伏并网逆变器的控制方法; 其中第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂的调制信号a,b,m由以下步骤得到: 根据心和<,利用下式计算出三个桥臂的占空比信号da,db,dm, 【文档编号】H02M7/5387GK103684027SQ201310594581【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日 【专利技术者】于晶荣, 陈莎, 程美红, 张雪煜, 王一军, 段娟凤, 郑玉芳, 章文远, 涂睿, 徐勇 申请人:中南大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于纹波功率转移的单相光伏并网逆变器,其特征在于,包括与光伏阵列输出侧并联的三个桥臂、储能电感L2;每个桥臂由2个功率开关连接而成: 第一桥臂由功率开关T3和T4组成; 第二桥臂由功率开关T1和T2组成; 第三桥臂由功率开关T5和T6组成; 第一桥臂的中点即a点和第二桥臂的中点即b点为单相光伏并网逆变器的2个输出端; 所述的储能电感L2的两端分别接b点和第三桥臂的中点即m点; 所述的功率开关为MOSFET。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:于晶荣陈莎程美红张雪煜王一军段娟凤郑玉芳章文远涂睿徐勇
申请(专利权)人:中南大学
类型:发明
国别省市:湖南;43

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