[發明專利]一種三相并網級聯光伏逆變器及其光纖通信控制方法

有效

• 申請號: 202010065214.2
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111146810B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 韓雅楠;張海燕;史振翔;劉金豆;成杰
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院有限責任公司;上海電機學院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J13/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種三相并網級聯光伏逆變器，其特征在于，包括功率單元部分和主控制器部分，功率單元部分為18個功率單元模塊PMU組成的級聯逆變陣列；主控制器部分包括主控制板MU、模擬量板AU和數字量板DU，每個功率單元模塊PMU的輸入端連接一個光伏板單元體，組成一個小型的光伏逆變器系統；

所述的功率單元模塊PMU包含一個Boost升壓電路和一個H橋逆變電路；H橋逆變電路由四個帶有反并聯二極管的開關管組成，連同Boost升壓電路的開關管一共5個開關管，每個功率單元模塊PMU采用DSP和FPGA作為處理器進行數據處理，并對5個開關管進行控制，光伏板單元體接至Boost升壓電路的輸入端，Boost升壓電路的輸出端接至H橋逆變電路的輸入端；多個功率單元模塊PMU的H橋逆變電路的輸出側兩兩串聯在一起，3組串聯的逆變器采用星型連接形成三相電路，并入電網，每一相經電抗器接入電網的一相；

所述的主控制器部分包含一塊主控制板MU、三塊模擬量板AU和一塊數字量板DU，三塊模擬量板AU分別測量電網電壓、逆變器輸出電壓、逆變器輸出電流；

主控制板MU的DSP計算出三相的正弦脈寬比較值，放入SRAM；主控制板MU的FPGA將各相正弦脈寬比較值通過光纖通訊按對應相發給各功率單元模塊PMU，功率單元模塊PMU根據接收到的正弦脈寬比較值和當前功率單元模塊PMU相內級聯位置進行移相載波控制，使得功率單元模塊PMU的H橋逆變電路輸出脈寬調制PWM電壓，實現級聯并網控制；

并網控制時主控制板MU每次發送給功率單元模塊PMU的數據是16位正弦脈寬比較值和16位CRC校驗值，高3位為000，低13位有效，共32位數據，分4次發送，每次發送8位，每發送8位數據伴隨著一個起始位、一個奇偶校驗位和一個停止位，設置光纖通信波特率為2Mbps，每次數據發送的時間為5.5us，發送4次數據的時長共為22us；

實際每串數據為11位，設置一個12位共6us的低電平信號作為同步頭，發送同步頭后等待2us發送22us的數據信號，完成一次數據發送，主控制板MU發送至功率單元模塊PMU的信號兩次發送的間隔為50us(20kHz)。

2.如權利要求1所述的一種三相并網級聯光伏逆變器，其特征在于，所述的主控制板MU采用DSP和FPGA作為處理器進行數據處理，其中DSP進行算法處理；FPGA與外部進行接口控制，所有的光纖通信均連接至FPGA進行處理。

3.如權利要求1所述的一種三相并網級聯光伏逆變器，其特征在于，所述的三塊模擬量板AU分別采集電網三相電壓、逆變器整機輸出三相電壓、逆變器整機輸出三相電流的信號通過光纖通信發送給主控制板MU，主控制板MU的FPGA將這些信號放入SRAM，然后由DSP讀取信號，再由DSP軟件執行對應的操作。

4.如權利要求1所述的一種三相并網級聯光伏逆變器，其特征在于，所述的數字量板DU與主控制板MU進行光纖通信，主控制板MU將數字量輸出DO信號發送給數字量板DU，數字量板DU將數字量輸入DI信號發送給主控制板MU。

5.一種基于權利要求1至4任意一項所述的一種三相并網級聯光伏逆變器的光纖通信控制方法，其特征在于，包括主控制板MU、功率單元模塊PMU、模擬量板AU和數字量板DU，模擬量板AU采集各模擬量，將模數轉換信號通過光纖通信發送給主控制板MU，數字量板DU與主控制板MU進行光纖通信，接收數字量輸出信號，并將數字量輸入信號發送給主控制板MU，各功率單元模塊PMU與主控制板MU進行光纖通信，接收主控指令，并將單元狀態發送給主控。

6.如權利要求5所述的一種三相并網級聯光伏逆變器的光纖通信控制方法，其特征在于，所述的功率單元模塊PMU采集光伏板單元體的電壓、電流及Boost升壓電路輸出的母線電壓，通過控制升壓斬波開關實現最大功率點跟蹤MPPT，同時把光伏板單元體的電壓、電流及Boost升壓電路輸出的母線電壓及單元狀態通過光纖通信發送給主控制板MU，主控制板MU將各相正弦脈寬比較值通過光纖通訊按對應相發給各功率單元模塊PMU，功率單元模塊PMU根據接收到的正弦脈寬比較值和當前功率單元模塊PMU相內級聯位置進行移相載波控制，使得功率單元模塊PMU的H橋逆變電路輸出脈寬調制PWM電壓，實現級聯并網控制。