[發明專利]一種光伏并網逆變器系統的控制方法

無效

• 申請號: 201410469732.5
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104319805A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 張寅孩;朱劍
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/5387;H02M7/5395
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種光伏并網逆變器系統的控制方法，在光伏并網逆變器系統上實現，所述光伏并網逆變器系統為單相非隔離并網逆變器系統，逆變部分采用全橋拓撲，并采用單極性的正弦脈寬調制方式，系統包括：全橋逆變器、輸出濾波電路、采樣調理電路、DSP控制器以及驅動保護電路；其特征在于，包括以下步驟:

(1)構建光伏并網逆變器系統的模型，具體為：與電網電壓同頻同相的參考電流I_ref與逆變器的輸出電流I_c的比較值經過系統控制器的傳遞函數G₁(S)與SPWM調制下的PWM逆變單元增益環節K得到新的控制量，該控制量與電網電壓U_grid的比較值經過濾波網絡的傳遞函數G₂(S)得到逆變器的輸出電流I_c；根據該模型可得逆變器輸出電流I_c的傳遞函數為：

Ic=KG1(S)G2(S)1+KG1(S)G2(S)Iref-G2(S)1+KG1(S)G2(S)Ugrid---(1)]]>

電流準比例諧振控制的傳遞函數G₁(S)可表示為：

G1(S)=Kp+2KrωcSS2+2ωcS+ω02---(2)]]>

其中，由于電網頻率f為50Hz，所以基波頻率ω₀＝2πf＝314；參數K_p根據系統對比例增益的要求來選擇；參數K_r與系統所需的峰值增益的大小有關；截止頻率ω_c與系統截止頻率的帶寬需求有關；系統選擇以下參數：ω_c＝10，K_r＝100，K_p＝4；

(2)待測電壓信號經過采樣調理電路的降壓處理、信號調理、濾波以及放大處理之后得到一個電壓信號，經過電壓抬升與信號整形后，輸出到DSP控制器的A/D采樣口，經過DSP控制器采樣后得到電壓數字信號量；待測電流信號經過采樣調理電路后，輸出到DSP控制器的A/D采樣口，經過DSP控制器采樣后得到電流數字信號量；

(3)DSP控制器進行A/D采樣和并網電流閉環控制；內部鎖相環對電網頻率進行鎖相跟蹤并產生SPWM邏輯控制信號；包括以下子步驟：

(3.1)DSP控制器運行系統的主程序，完成DSP系統的初始化設置；DSP系統開啟T1定時器和總中斷，并一直循環等待，直到中斷觸發脈沖到來；

(3.2)當中斷被觸發時，運行定時器中斷子程序和捕獲中斷子程序；其中，定時器中斷子程序主要用來進行A/D采樣和并網電流閉環控制，具體為：

A.當定時器中斷被觸發時，先判斷A/D采樣是否完成，若完成則開始進行數字濾波和誤差計算，若未完成，則繼續進行A/D采樣直到其完成；

B.DSP系統根據步驟1設置的參數進行準PR控制，再經過正弦波發生器，并修改比較寄存器中的值，最后D/A轉化將數字信號轉化為模擬波形并在仿真器上顯示出來；

C.中斷結束返回主程序繼續進行循環等待直到下次中斷觸發脈沖的到來；

捕獲中斷子程序主要用來實現電網電壓的鎖相功能進行市電相位跟蹤，具體為：

a.當第一次捕獲中斷產生時，首先載波周期定時器中斷被啟動并讀取零角度數據，每次中斷只依次從正弦數據表格中讀取一個表格數據；

b.當第二個捕獲中斷產生時，系統進入捕獲中斷程序，開始調頻，通過調整載波寄存器的值改變載波頻率，直到它滿足系統的同步要求；

c.通過改變讀表指針調相，實現系統的鎖相功能；

(3.3)利用DSP控制器事件管理模塊中通用定時器的比較功能產生光伏并網逆變器系統所需要的4路PWM信號；具體為：DSP控制器中事件管理器模塊A的通用定時器1的計數方式設置為連續增減模式；定時器的周期寄存器在增減計數方式中裝載三角載波周期所需要的計數值，同時取出正弦波各個比較點的幅值送給比較寄存器；在每個周期中，若想改變PWM輸出脈沖的寬度以及開關管的通斷時間，只需改變相應寄存器的值，當脈沖寬度滿足正弦規律變化時輸出SPWM信號；SPWM波形的載波頻率為15KHz，采用PWM1-PWM4來驅動全橋逆變器；在全比較單元中的死區控制寄存器上設置死區時間大小為2μs；

(4)DSP控制器輸出的4路PWM經過驅動保護電路后，驅動全橋逆變器的開關管IGBT工作；

(5)全橋逆變器的開關管IGBT在PWM信號控制下通斷；

(6)全橋逆變器的輸出信號經過濾波電感和濾波電容的濾波后得到并網電流，分析比較并網電流與電網電壓波形，實現光伏并網逆變器系統的控制。