電池輸出電壓和輸出電流信號(hào)W及電網(wǎng)電壓信號(hào)，由最大功率點(diǎn)跟蹤模 塊和鎖相環(huán)模塊確定并網(wǎng)電流的基準(zhǔn)值iref，數(shù)字控制的目的是實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流對(duì)iref的跟 蹤。峰值電流控制下，設(shè)一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)反激電路的調(diào)制比為d，則變壓器原邊電流變化量 A i功
(1)
[0030] 式中，化V為光伏電池輸出電壓，Ts為，Lm為為反激式并網(wǎng)微逆變器中的變壓器原邊 自感值。
[0031] 由于電路工作在DCM模式，因此變壓器原邊電流最大值ilmax等于變壓器原邊電流 變化量Ail,即
風(fēng)
[0033]在第一開關(guān)管Sl關(guān)斷后，變壓器勵(lì)磁能量轉(zhuǎn)移到副邊，并在下一個(gè)開關(guān)周期開始 前電流下降到零，假設(shè)變壓器副邊電流利用A dTs的時(shí)間從最大值下降到零，則變壓器副邊 電流最大值i see- max為
但）
[0037] 式中，n為高頻隔離變壓器的變比，Ug為電網(wǎng)電壓，Aisec為變壓器副邊電流變化 量。
[0038] 由于電網(wǎng)側(cè)濾波電容Cg的電流平均值等于零，則變壓器副邊電流在開關(guān)周期內(nèi)的 平均值Ise。等于并網(wǎng)電流，貝U
巧）
[0040]根據(jù)式(5)，得到所需調(diào)制比
㈱
[0042]則根據(jù)式(1)可W得到相應(yīng)的峰值電流ilmax為
^:7)
[0044] 式中，ig為反激光伏式并網(wǎng)微逆變器的并網(wǎng)電流。
[0045] 式(7)僅僅給出在主電路中變壓器原邊電流的最大值，還需將該峰值與數(shù)字忍片 中的相關(guān)量進(jìn)行對(duì)等。所W，最大功率點(diǎn)跟蹤模塊根據(jù)光伏電池輸出電壓和輸出電流確定 并網(wǎng)電流的幅值，鎖相環(huán)確定并網(wǎng)電流的相位，由乘法器合成并網(wǎng)電流基準(zhǔn)信號(hào)iref，峰值 電流計(jì)算模塊確定反激電路中變壓器原邊峰值電流對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)Upk;利用計(jì)數(shù)器來模擬 變壓器原邊電流的上升，第一脈沖發(fā)生器輸出信號(hào)化Isl的頻率即為開關(guān)頻率fs( = l/Ts)，一 般開關(guān)頻率在50k化到200k化范圍內(nèi)，在信號(hào)Uplsl的上升沿時(shí)啟動(dòng)第二脈沖發(fā)生器輸出信 號(hào)Upls2，信號(hào)Upls2作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖，其頻率為采用的數(shù)字忍片的工作頻率f pls2，當(dāng)計(jì) 數(shù)器的輸出信號(hào)Ucou-旦大于反激電路中變壓器原邊峰值電流對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)Upk時(shí)，第一 比較器輸出一個(gè)高電平脈沖信號(hào)UR，信號(hào)UR既作為第二脈沖發(fā)生器的停止信號(hào)，也作為計(jì)數(shù) 器的復(fù)位信號(hào)；第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)USl由RS觸發(fā)器確定，當(dāng)?shù)谝幻}沖發(fā)生器輸出信號(hào) Uplsl上升沿時(shí)，信號(hào)USl為高電平，當(dāng)信號(hào)UR上升沿時(shí)，信號(hào)USl為低電平。第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng) 信號(hào)US沸第立開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)US3由電網(wǎng)電壓極性確定，當(dāng)電網(wǎng)電壓為正時(shí)，信號(hào)US2為高 電平，信號(hào)US3為低電平；當(dāng)電網(wǎng)電壓為負(fù)時(shí)，信號(hào)US3為高電平，信號(hào)US2為低電平。
[0046]根據(jù)開關(guān)頻率fs和數(shù)字忍片工作頻率fpls2可W確定一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)可W累積技術(shù) 的最大值Tper為
巧）
[0048]因?yàn)檎{(diào)制比d為標(biāo)么化的數(shù)值，因此W調(diào)制比d來計(jì)算峰值電流對(duì)應(yīng)的數(shù)字量信號(hào) 化k，即
棋）
[0050]根據(jù)式(9)計(jì)算得到的數(shù)字就是峰值電流計(jì)算模塊的運(yùn)算表達(dá)式，其中在實(shí)時(shí)運(yùn) 算過程中，Lm、f S、f P is2是設(shè)計(jì)時(shí)確定的已知量，Upv、Ug、i g分別用檢測得到的檢測值Upvf、Ugf W 及并網(wǎng)電流的基準(zhǔn)信號(hào)Uref來代替，即
(10)
[0052] 如圖4所示，給出了圖3中部分信號(hào)的演示波形，因?yàn)樵谝粋€(gè)開關(guān)周期內(nèi)其中某段 的信號(hào)一致，為表達(dá)清楚，圖4中橫軸中被截去一段，截去部分前后信號(hào)一致。結(jié)合實(shí)際使用 數(shù)字忍片TMS320F28335進(jìn)行說明，該數(shù)字忍片工作頻率為fpis2 = 150MHz，設(shè)定開關(guān)頻率fs = 50曲Z，貝化per = 3000，信號(hào)化Isi的頻率亦為50kHz，如果根據(jù)式(6)求得的調(diào)制比d = 0.45，貝。 在該開關(guān)周期內(nèi)，upk=1350,其余依次類推。需要說明的是，數(shù)字控制方法中，信號(hào)Upk每個(gè) 開關(guān)周期改變一次，而Ucdu每個(gè)數(shù)字忍片的工作周期改變一次，圖4中的信號(hào)Upk呈臺(tái)階狀。
[0053] 綜上所述，本發(fā)明一種針對(duì)于反激式光伏并網(wǎng)微逆變器的一種數(shù)字控制方法，用 峰值電流計(jì)算模塊計(jì)算得到峰值電流對(duì)應(yīng)的數(shù)字控制值，控制效果與模擬控制方法一致， 完全采用數(shù)字控制方法，符合了當(dāng)今控制發(fā)展的方向；并且采用計(jì)數(shù)器模擬反激變壓器原 邊電流，未對(duì)變壓器原邊電流和并網(wǎng)電流進(jìn)行采樣，即省去了兩個(gè)電流傳感器，節(jié)省了成 本，降低了系統(tǒng)的重量和體積。因此本發(fā)明具有性能優(yōu)良，成本低，可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種反激式光伏并網(wǎng)微逆變器的峰值電流數(shù)字控制系統(tǒng)，其特征在于:包括最大功 率點(diǎn)跟蹤模塊、鎖相環(huán)、乘法器、峰值電流計(jì)算模塊、第一脈沖發(fā)生器、第二脈沖發(fā)生器、計(jì) 數(shù)器、第一比較器、RS觸發(fā)器、第二比較器和反相器； 其中，光伏電池輸出電壓信號(hào)化Vf分別輸入到最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的第一輸入端和峰 值電流計(jì)算模塊的第一輸入端，光伏電池輸出電流信號(hào)Ipvf輸入到最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的 第二輸入端，電網(wǎng)電壓信號(hào)ugf分別輸入到鎖相環(huán)的輸入端、峰值電流計(jì)算模塊的第Ξ輸入 端和第二比較器的正輸入端;最大功率點(diǎn)跟蹤模塊輸出端的輸出信號(hào)I*輸入到乘法器的第 一輸入端，鎖相環(huán)的輸出端信號(hào)U*輸入到乘法器的第二輸入端，乘法器的輸出信號(hào)iref輸入 到峰值電流計(jì)算模塊的第二輸入端;峰值電流計(jì)算模塊的輸出信號(hào)Upk輸入到第一比較器的 負(fù)輸入端;第一脈沖發(fā)生器的輸出端信號(hào)化Isl輸入到第二脈沖發(fā)生器的開始計(jì)數(shù)輸入端和 RS觸發(fā)器的S觸發(fā)端，第二脈沖發(fā)生器的輸出端信號(hào)Upls2輸入到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入端，計(jì)數(shù) 器的輸出端信號(hào)UCDU輸入到第一比較器的正輸入端，第一比較器的輸出端信號(hào)UR分別輸入 到RS觸發(fā)器的R復(fù)位端、第二脈沖發(fā)生器的停止計(jì)數(shù)輸入端和計(jì)數(shù)器的復(fù)位輸入端;RS觸發(fā) 器的輸出端信號(hào)US1作為反激式光伏并網(wǎng)微逆變器中第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào);第二比較器的 負(fù)輸入端接0電平信號(hào);第二比較器的輸出端信號(hào)US2輸入到反相器的輸入端，并作為反激式 光伏并網(wǎng)微逆變器中第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào);反相器的輸出端信號(hào)US3作為反激式光伏并網(wǎng) 微逆變器中第Ξ開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。2. 采用權(quán)利要求1所述的反激式光伏并網(wǎng)微逆變器的峰值電流數(shù)字控制系統(tǒng)的控制方 法，其特征在于:包括W下步驟： 步驟1:通過傳感器檢測得到反激式光伏并網(wǎng)微逆變器的主電路中光伏電池輸出電壓 信號(hào)Upvf、光伏電池輸出電流信號(hào)Ipvf、電網(wǎng)電壓信號(hào)Ugf; 步驟2:最大功率點(diǎn)跟蹤模塊根據(jù)光伏電池輸出電壓化Vf和輸出電流Ipvf確定并網(wǎng)電流 的幅值，鎖相環(huán)根據(jù)電網(wǎng)電壓信號(hào)Ugf確定并網(wǎng)電流的相位； 步驟3:乘法器將步驟2中獲得的并網(wǎng)電流的幅值和并網(wǎng)電流的相位合成并網(wǎng)電流基準(zhǔn) 信號(hào)iref ; 步驟4:峰值電流計(jì)算模塊根據(jù)步驟3中獲得并網(wǎng)電流基準(zhǔn)信號(hào)iref確定反激式光伏并 網(wǎng)逆變器中變壓器原邊峰值電流對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)Upk; 步驟5:利用計(jì)數(shù)器模擬反激式光伏并網(wǎng)逆變器中變壓器原邊電流，將計(jì)數(shù)器模擬的結(jié) 果UcDu與步驟4中得到的反激式光伏并網(wǎng)逆變器中變壓器原邊峰值電流對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)Upk 進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果控制反激式光伏并網(wǎng)微逆變器中的開關(guān)管，從而實(shí)現(xiàn)反激式光伏 并網(wǎng)微逆變器峰值電流數(shù)字控制。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的反激式光伏并網(wǎng)微逆變器的峰值電流數(shù)字控制方法，其特征 在于:所述步驟5中的根據(jù)對(duì)比結(jié)果控制反激式光伏并網(wǎng)微逆變器中的開關(guān)管的方法為:在 第一脈沖發(fā)生器輸出信號(hào)Uplsl的上升沿時(shí)啟動(dòng)第二脈沖發(fā)生器輸出信號(hào)Upls2，信號(hào)Upls2作 為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖，當(dāng)計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)UcDu-旦大于反激電路變壓器原邊峰值電流對(duì) 應(yīng)的數(shù)字信號(hào)Upk時(shí)，第一比較器輸出一個(gè)高電平脈沖信號(hào)UR，信號(hào)UR作為第二脈沖發(fā)生器 的停止信號(hào)和計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號(hào);反激式光伏并網(wǎng)逆變器中第一開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)US1由RS 觸發(fā)器確定，當(dāng)?shù)谝幻}沖發(fā)生器輸出信號(hào)Uplsl上升沿時(shí)，信號(hào)US1為高電平，當(dāng)信號(hào)UR上升沿 時(shí)，信號(hào)US1為低電平;反激式光伏并網(wǎng)逆變器中第二開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)US2和第Ξ開關(guān)管的 驅(qū)動(dòng)信號(hào)US3由電網(wǎng)電壓極性確定，當(dāng)電網(wǎng)電壓為正時(shí)，信號(hào)US2為高電平，信號(hào)US3為低電平； 當(dāng)電網(wǎng)電壓為負(fù)時(shí)，信號(hào)US3為高電平，信號(hào)US勸低電平。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的反激式光伏并網(wǎng)微逆變器的峰值電流數(shù)字控制方法，其特征 在于:所述步驟4中反激式光伏并網(wǎng)逆變器中變壓器原邊峰值電流對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)Upk通過 公式計(jì)算獲得，其中，Lm為反激式并網(wǎng)微逆變器中的變壓器原邊自感，fs為 開關(guān)管的開關(guān)頻率，fpls2為數(shù)字忍片的工作頻率。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的反激式光伏并網(wǎng)微逆變器的峰值電流數(shù)字控制方法，其特征 在于:第一脈沖發(fā)生器輸出信號(hào)Uplsl的頻率確定了反激式光伏并網(wǎng)微逆變器中開關(guān)管的頻 率;第二脈沖發(fā)生器輸出端信號(hào)Upls2的頻率為數(shù)字控制中數(shù)字忍片的工作頻率;第一脈沖 發(fā)生器在整個(gè)工作過程內(nèi)都產(chǎn)生脈沖信號(hào)，第二脈沖發(fā)生器在第一脈沖發(fā)生器輸出信號(hào) Uplsl的上升沿時(shí)開始輸出脈沖信號(hào)，在第一比較器輸出端信號(hào)UR上升沿時(shí)停止輸出信號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種反激式光伏并網(wǎng)微逆變器的峰值電流數(shù)字控制系統(tǒng)，本發(fā)明通過光伏電池電壓、電網(wǎng)電壓和并網(wǎng)電流基準(zhǔn)值計(jì)算出反激式光伏并網(wǎng)微逆變器峰值電流控制所需的峰值基準(zhǔn)；通過計(jì)數(shù)器、比較器和RS觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)反激式光伏并網(wǎng)微逆變器的峰值電流控制。本發(fā)明還提供了一種反激式光伏并網(wǎng)微逆變器的峰值電流數(shù)字控制方法。本發(fā)明中，利用計(jì)數(shù)器來模擬反激式光伏并網(wǎng)微逆變器中變壓器原邊電流，取消了主電路檢測電流的傳感器，降低了系統(tǒng)成本，所實(shí)現(xiàn)的控制性能完全可以和模擬控制電路相媲美，而且數(shù)字控制很好的符合了當(dāng)今的控制發(fā)展方向。
【IPC分類】H02M3/335
【公開號(hào)】CN105553281
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610080875
【發(fā)明人】李家榮, 張子睿, 楊志
【申請(qǐng)人】鹽城工學(xué)院
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日