[發明專利]一種基于數字鎖相環技術的并網逆變器及其工作方法

有效

• 申請號: 201310576616.9
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103560545A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 劉少宇;馬幼捷;蔡瑩雪;周雪松;高明杰;高峰;王銀明;徐明;王平;趙希輝;鄭宇清
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網新源張家口風光儲示范電站有限公司;天津理工大學
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40;H02M1/08
• 代理公司: 天津天麓律師事務所 12212
• 代理人: 王里歌

1.一種基于數字鎖相環技術的并網逆變器，包括含有外部電網，其特征在于它包括風力發電機組、光伏陣列、控制單元、儲能單元和并網逆變器；其中，所述風力發電機組與控制單元呈單向連接，其輸出端與控制單元的輸入端鏈接；所述光伏陣列與控制單元呈單向連接，其輸出端與控制單元的輸入端鏈接；所述儲能單元與控制單元呈雙向連接；所述控制單元與并網逆變器呈單向連接，其輸出端與并網逆變器的輸入端連接；所述并網逆變器的輸出端與外部電網連接。

2.根據權利要求1所述一種基于數字鎖相環技術的并網逆變器，其特征在于所述并網逆變器由逆變電路和鎖相環控制電路組成；其中，所述逆變電路的輸入端接收來自控制單元的直流電壓U_dc、直流電流I_dc，其輸出端與外部電網相連；所述鎖相環控制電路的輸入端分別與控制單元的輸出端和逆變電路的輸入端相連并接收來自控制單元的直流電壓、直流電流信號，其輸入端分別與外部電網和逆變電路的輸出端相連并接收外部電網的電網電壓和逆變電路輸出的并網電流i_ac。

3.根據權利要求2所述一種基于數字鎖相環技術的并網逆變器，其特征在于所述逆變電路由四個絕緣柵雙極型晶體管Q1、Q2、Q3、Q4、電感L和電容C組成；其中所述Q1、Q2、Q3、Q4構成H橋逆變電路，其輸出端分別與電感L串聯、與電容C并聯，并與鎖相環控制電路的輸出端相連。

4.根據權利要求2所述一種基于數字鎖相環技術的并網逆變器，其特征在于所述鎖相環控制電路由電流-電壓轉換電路、電壓檢測電路1、電壓檢測電路2、過零相位檢測電路1、過零相位檢測電路2和DSP組成；其中，所述電流-電壓轉換電路的輸入端與逆變電路的輸出端相連并接收逆變電路輸出的并網電流i_ac，其輸出端與電壓檢測電路1相連；所述電壓檢測電路1的輸入端與電流-電壓轉換電路的輸出端相連，其輸出端與過零相位檢測電路1的輸入端相連；所述過零相位檢測電路1的輸入端與電壓檢測電路1的輸出端相連，其輸出端與DSP的輸入端相連；所述電壓檢測電路2的輸入端與外部電網相連并接收外部電網的電網電壓，其輸出端與電壓檢測電路2相連；所述過零相位檢測電路2的輸入端與電壓檢測電路2的輸出端相連，其輸出端與DSP的輸入端相連。

5.根據權利要求4所述一種基于數字鎖相環技術的并網逆變器，其特征在于所述DSP是美國TI公司的TMS320LF2407DSP芯片，內含10位單極性A/D轉換模塊，總共16個通道，6路脈寬調制PWM輸出，3路捕獲單元CAP，可提供看門狗電路、SPI、SCI和CAN多種控制；且包括PWM1驅動單元、PWM2驅動單元、PWM3驅動單元、PWM4驅動單元、CAP1接口、CAP2接口、ADC1接口和ADC2接口；其中，所述CAP1接口的輸入端接收過零相位檢測電路1發出的檢測信號；所述CAP2接口的輸入端接收過零相位檢測電路2發出的檢測信號；所述ADC1接口的輸入端采集控制單元發出的直流電壓信號；所述ADC2接口的輸入端采集控制單元發出的直流電流信號；所述PWM1驅動單元、PWM2驅動單元、PWM3驅動單元、PWM4驅動單元的輸出端連接逆變電路的輸入端。

6.根據權利要求4所述一種基于數字鎖相環技術的并網逆變器，其特征在于所述所述電流-電壓轉換電路由電阻R1、電阻R2、精密電阻R3、電容C和運算放大器LM324組成；其中運算放大器LM324的正輸入端經電阻R1與輸入電流相連，且經電容Ｃ接地，負輸入端與其輸出端相連構成反饋環節，其輸出端與電阻R2相連；輸入電流經精密電阻R3接地。

7.根據權利要求4所述一種基于數字鎖相環技術的并網逆變器，其特征在于所述電網電壓檢測電路1與電網電壓檢測電路2由兩個運算放大器LM324、變壓器、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R6、電阻R7、儀表放大器INA128、二極管VD1和二極管VD2組成；其中第一個運算放大器LM324的正輸入端經電阻R1與R2并聯，再通過變壓器與輸入電壓相連，負輸入端與其輸出端相連構成反饋環節，其輸出端經電阻R3與第二個運算放大器LM324的負輸入端相連；第二個運算放大器的負輸入端與其輸出端相連構成反饋環節，正輸入端經電阻R4接地，其輸出端與儀表放大器INA128的端口2相連；儀表放大器INA128的端口3直接接地，其輸出端經電阻R6、電容C接地；電阻R7與電阻R6相連；二極管VD1與VD2串聯接地。