[實用新型]單相光伏并網發電系統的控制裝置

有效

• 申請號: 201120341519.8
• 申請日: 2011-09-13
• 公開（公告）號: CN202260487U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 楊蘋;曾曉生;王憲彬
• 申請（專利權）人: 遼寧力迅風電控制系統有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 李永慶

技術領域

本實用新型涉及一種并網型光伏發電系統控制技術，具體是一種單相光伏并網發電系統的控制裝置。

背景技術

小型光伏發電系統的性價比是推廣應用的前提，在目前的工藝技術條件下，影響效率的主要因素是光伏電池組件和光伏并網控制器的效率，而光伏電池組件效率由組件廠的生產工藝決定，因此，提高系統效率的關鍵在于并網控制器的并網逆變控制技術和最大功率跟蹤技術。

單相光伏并網發電系統如圖1所示。單相光伏并網發電系統由光伏組件、控制器及電網組成?？刂破饔缮龎弘娐?、逆變電路、濾波電路、電量檢測電路、驅動電路及控制電路組成。控制器的作用是控制光伏發電系統進行最大功率跟蹤、并網逆變控制及系統保護等等。

由于光伏并網發電系統在運行過程中存在發電效率低下的問題，因此設計性能良好的最大功率跟蹤方法是提高光伏并網發電系統的發電效率的關鍵。

光伏組件是一個既非電壓源又非電流源的非線性直流電源，其輸出功率主要受光照強度和表面溫度兩個因素的影響。因此光伏發電系統需要以適當的速度進行最大功率跟蹤，當跟蹤的速度足夠快時，在一小段時間內可把光照和溫度視為恒定，此時光伏電池組件的PV曲線如圖2所示。如果升壓電路后端的等效電阻為R，升壓電路開頭管的占空比為D，則光伏組件后端的等效電阻為

??????????(1)

因為D?的數值在0和1之間，所以從式（1）可知，當D?增大時，R_PV?減小；反之則增大。

目前光伏組件的最大功率跟蹤策略一般用擾動觀測法，其基本思想是：當系統工作在如圖2所示曲線的最大功率點A左邊時，則減小升壓電路的占空比D，使光伏組件后端的等效電阻R_PV?增大，以增大光伏組件的輸出電壓，使其輸出功率增大；當系統工作在該曲線A點右邊時，則增大D。

擾動觀測法適應性好，但是，定步長的擾動觀測法會使功率跟蹤時間長，動態響應差。

對于單相光伏并網發電系統逆變電路的控制，一般采樣電壓源輸入、電流源輸出的控制方式，即對并網電流進行控制。當母線電壓穩定時，單環的PI算法加上軟件鎖頻鎖相和電網電壓前饋，即可使逆變器輸出電流滿足并網要求。其基本思想是：在DSP軟件中用查表方式產生正弦波，通過捕獲電網電壓的相位和頻率，對該正弦波進行鎖頻鎖相后得到參考電流，再參考電流與反饋電流比較后產生的誤差進行PI調節，PI控制器的輸出加上電網電壓前饋量后得到PWM信號，經驅動電路放大后控制逆變電路開關管的通斷。

單環的電流控制在母線電壓穩定的情況下可以使并網電流滿足要求，但當母線電壓不穩定，特別是由于前級的升壓電路用于最大功率控制而無法穩定母線電壓時，有很大的局限性。

發明內容

本實用新型目的在于提供一種單相光伏并網發電系統的控制裝置。本控制裝置，針對傳統的采用定步長擾動觀測的控制方法所存在的跟蹤時間長、動態響應差的缺陷，以及傳統的采用單環電流控制的方式所存在的母線電壓不穩定的缺點，利用可變步長擾動觀測的控制方法，以加快功率跟蹤時間和改善動態響應，并用雙環PI算法實現逆變并網功能，以穩定母線電壓，使系統工作更可靠。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

單相光伏并網發電系統的控制裝置，包括升壓電路模塊、逆變電路模塊、濾波電路模塊、采樣電路、DSP控制電路模塊和驅動電路，其特征在于：所述驅動電路包括有驅動電路模塊A和驅動電路模塊B；所述采樣電路是由光伏組件的輸出電壓采樣電路模塊、光伏組件的輸出電流采樣電路模塊、直流母線電壓采樣電路模塊、電網電壓采樣電路模塊和并網電流采樣電路模塊構成；光伏組件的輸出電壓采樣電路模塊、光伏組件的輸出電流采樣電路模塊、直流母線電壓采樣電路模塊、電網電壓采樣電路模塊和并網電流采樣電路模塊的輸出端分別與DSP控制電路模塊電連接，直流母線電壓采樣電路模塊的輸入端與升壓電路模塊的輸出端電連接，電網電壓采樣電路模塊和并網電流采樣電路模塊的輸入端與逆變電路模塊的輸出端電連接；所述DSP控制電路模塊通過I/O口輸出導通時間控制信號至驅動電路模塊A和驅動電路模塊B，驅動電路模塊A和驅動電路模塊B分別對升壓電路模塊的功率開關和逆變電路模塊的功率開關進行控制。

所述驅動電路模塊A和驅動電路模塊B將通斷控制信號放大后分別對升壓電路模塊的功率開關和逆變電路模塊的功率開關進行控制。