一種市電互補光伏控制逆變一體機及其控制策略的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及市電互補光伏控制逆變一體機及其控制策略，所述控制逆變一體機主要包括光伏陣列、MPPT控制器、蓄電池組、逆變器、變壓器以及繼電器；所述光伏陣列連接MPPT控制器輸入端，MPPT控制器輸出端連接蓄電池組，蓄電池組的端子連接逆變器的輸入端，逆變器的輸出端連接變壓器的原邊繞組，變壓器的副邊繞組通過一個繼電器連接負載或電網(wǎng)。本發(fā)明通過改變控制策略，完成市電互補功能且市電充電電流可控，和市售控制逆變一體機相比大大縮減了硬件成本，集MPPT充電、逆變器、市電互補功能于一體,操作簡單方便,具有高可靠性、高抗干擾能力、高效率、高電磁兼容性,易安裝,易維護。
【專利說明】
一種市電互補光伏控制逆變一體機及其控制策略
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力電子功率變換技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種市電互補光伏控制逆變一體機及其控制策略。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油等不可再生能源的消耗，太陽能作為新能源，其利用越來越受到重視。在無電地區(qū)，電力不穩(wěn)定地區(qū)，電力要求較高的地區(qū)，或者節(jié)能環(huán)保意識強的地區(qū)，太陽能是首選的能源。
[0003]目前市場上存在的控制逆變一體機為了實現(xiàn)市電給蓄電池充電功能，使用了多繞組變壓器，通過實時監(jiān)測蓄電池電壓，根據(jù)蓄電池電壓切換電網(wǎng)側(cè)的變壓器繞組從而改變直流側(cè)充電電壓。這種控制逆變一體機電路簡單容易實現(xiàn)，但是卻存在很大的缺點:I)變壓器繞組多，成本高;2)輸出繼電器多，成本高;3)充電電流不可控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是在不改變系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上完成市電充電功能且充電電流可控的功能，大幅縮減硬件成本并保證太陽能用電設(shè)備的不間斷供電。
[0005]本發(fā)明專利解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]—種市電互補光伏控制逆變一體機，包括:光伏陣列、MPPT控制器、蓄電池組、逆變器、變壓器以及繼電器;所述光伏陣列連接MPPT控制器輸入端，MPPT控制器輸出端連接蓄電池組，蓄電池組的端子連接逆變器的輸入端，逆變器的輸出端連接變壓器的原邊繞組，變壓器的副邊繞組連接繼電器，繼電器不動作時連接負載，繼電器動作時連接電網(wǎng)。
[0007]上述一種市電互補光伏控制逆變一體機的控制策略為:
[0008](I)、離網(wǎng)狀態(tài)下，采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)模式:采樣交流側(cè)輸出電壓，經(jīng)過相移90°、PARK變換得到反饋值，與給定電壓作差，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器、限幅輸出作為電流環(huán)給定值；采樣變壓器副邊側(cè)的電感電流，經(jīng)過相移90°、PARK變換得到反饋值，與給定電流作差，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器、限幅輸出調(diào)制度，再經(jīng)過IPARK變換、Pmi調(diào)制后驅(qū)動逆變器的MOSFET;其中PARK變換和IPARK變換角度通過斜坡函數(shù)生成，所述斜坡函數(shù)在每個電網(wǎng)周期0.02s內(nèi)，產(chǎn)生O到2JT的角度變化；
[0009](2)、并網(wǎng)狀態(tài)下，市電充電電流環(huán):采樣電網(wǎng)電壓，經(jīng)過PLL鎖相環(huán)鎖定電網(wǎng)角度Θ;采樣變壓器副邊側(cè)的電感電流，經(jīng)過相移90°、PARK變換得到反饋值;充電電流D軸給定Id—，Q軸給定為O，與電流反饋值作差，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器、限幅輸出調(diào)制度，再經(jīng)過IPARK變換、Pmi調(diào)制后驅(qū)動逆變器的M0SFET，其中PARK變換和IPARK變換角度為通過PLL鎖相環(huán)鎖定的電網(wǎng)角度Θ。PLL鎖相環(huán)用于鎖定電網(wǎng)的角度，鎖定得到的角度用來做PARK變換和IPARK變換，只有這樣逆變器輸出的電壓波形才能和電網(wǎng)電壓同相位，才能實現(xiàn)并網(wǎng)。
[0010]進一步的，所述蓄電池與逆變器之間并聯(lián)一個直流支撐電容Cl，所述逆變器與變壓器原邊之間串聯(lián)電感LI，所述變壓器副邊串聯(lián)電感L2和電容C2，所述電容C2與負載并聯(lián)。
[0011]進一步的，所述MPPT控制器采用Buck變換電路，Buck變換電路效率高、可以輸出大電流、靜態(tài)電流小。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:相比傳統(tǒng)控制逆變一體機省去了多繞組變壓器以及多個輸出繼電器，大大降低了生產(chǎn)成本;能完成市電充電功能且充電電流可控，并能保證太陽能用電設(shè)備的不間斷供電。
【附圖說明】
[0013]圖1:本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0014]圖2:傳統(tǒng)的控制逆變一體機電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3:本發(fā)明的市電互補光伏控制逆變一體機電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4:離網(wǎng)放電控制策略框圖。
[0017]圖5:并網(wǎng)充電控制策略框圖。
【具體實施方式】
[0018]一種市電互補光伏控制逆變一體機，包括:光伏陣列、MPPT控制器、蓄電池組、逆變器、變壓器以及繼電器;所述光伏陣列連接MPPT控制器輸入端，MPPT控制器輸出端連接蓄電池組，蓄電池組的端子連接逆變器的輸入端，逆變器的輸出端連接變壓器的原邊繞組，變壓器的副邊繞組連接繼電器，繼電器不動作時連接負載，繼電器動作時連接電網(wǎng)。
[0019]上述一種市電互補光伏控制逆變一體機的控制策略為:
[0020](I)、離網(wǎng)狀態(tài)下，采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)模式:采樣交流側(cè)輸出電壓，經(jīng)過相移90°、PARK變換得到反饋值，與給定電壓作差，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器、限幅輸出作為電流環(huán)給定值；采樣變壓器副邊側(cè)的電感電流，經(jīng)過相移90°、PARK變換得到反饋值，與給定電流作差，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器、限幅輸出調(diào)制度，再經(jīng)過IPARK變換、Pmi調(diào)制后驅(qū)動逆變器的MOSFET;其中PARK變換和IPARK變換角度通過斜坡函數(shù)生成，所述斜坡函數(shù)在每個電網(wǎng)周期0.02s內(nèi)，產(chǎn)生O到2JT的角度變化；
[0021](2)、并網(wǎng)狀態(tài)下，市電充電電流環(huán):采樣電網(wǎng)電壓，經(jīng)過PLL鎖相環(huán)鎖定電網(wǎng)角度Θ;采樣變壓器副邊側(cè)的電感電流，經(jīng)過相移90°、PARK變換得到反饋值;充電電流D軸給定Id—，Q軸給定為O，與電流反饋值作差，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器、限幅輸出調(diào)制度，再經(jīng)過IPARK變換、Pmi調(diào)制后驅(qū)動逆變器的M0SFET，其中PARK變換和IPARK變換角度為通過PLL鎖相環(huán)鎖定的電網(wǎng)角度Θ。PLL鎖相環(huán)用于鎖定電網(wǎng)的角度，鎖定得到的角度用來做PARK變換和IPARK變換，只有這樣逆變器輸出的電壓波形才能和電網(wǎng)電壓同相位，才能實現(xiàn)并網(wǎng)。
[0022]所述MPPT控制器采用Buck變換電路，Buck變換電路效率高、可以輸出大電流、靜態(tài)電流小。
[0023]以上述依據(jù)本發(fā)明理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項】
1.一種市電互補光伏控制逆變一體機，其特征在于:包括:光伏陣列、MPPT控制器、蓄電池組、逆變器、變壓器以及繼電器;所述光伏陣列連接MPPT控制器輸入端，MPPT控制器輸出端連接蓄電池組，蓄電池組的端子連接逆變器的輸入端，逆變器的輸出端連接變壓器的原邊繞組，變壓器的副邊繞組連接繼電器，繼電器不動作時連接負載，繼電器動作時連接電網(wǎng)。2.如權(quán)利要求1所述的一種市電互補光伏控制逆變一體機的控制策略，其特征在于: (1)、離網(wǎng)狀態(tài)下，采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)模式:采樣交流側(cè)輸出電壓，經(jīng)過相移90°、PARK變換得到反饋值，與給定電壓作差，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器、限幅輸出作為電流環(huán)給定值;采樣變壓器副邊側(cè)的電感電流，經(jīng)過相移90°、PARK變換得到反饋值，與給定電流作差，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器、限幅輸出調(diào)制度，再經(jīng)過I PARK變換、Pmi調(diào)制后驅(qū)動逆變器的MOSFET;其中PARK變換和IPARK變換角度通過斜坡函數(shù)生成，所述斜坡函數(shù)在每個電網(wǎng)周期0.02s內(nèi)，產(chǎn)生O到2JT的角度變化； (2)、并網(wǎng)狀態(tài)下，市電充電電流環(huán):采樣電網(wǎng)電壓，經(jīng)過PLL鎖相環(huán)鎖定電網(wǎng)角度Θ;采樣變壓器副邊側(cè)的電感電流，經(jīng)過相移90°、PARK變換得到反饋值;充電電流D軸給定Id—，Q軸給定為O，與電流反饋值作差，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)器、限幅輸出調(diào)制度，再經(jīng)過IPARK變換、P麗調(diào)制后驅(qū)動逆變器的MOSFET，其中PARK變換和IPARK變換角度為通過PLL鎖相環(huán)鎖定的電網(wǎng)角度Θ。3.如權(quán)利要求1所述的一種市電互補光伏控制逆變一體機，其特征在于:所述蓄電池與逆變器之間并聯(lián)一個直流支撐電容Cl，所述逆變器與變壓器原邊之間串聯(lián)電感LI，所述變壓器副邊串聯(lián)電感L2和電容C2，所述電容C2與負載并聯(lián)。4.如權(quán)利要求1所述的一種市電互補光伏控制逆變一體機，其特征在于:所述MPPT控制器采用Buck變換電路。
【文檔編號】H02J3/38GK105958532SQ201610373202
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】胡存剛, 姚培, 趙龍, 羅亞橋
【申請人】安徽大學(xué)