户用光伏并网发电系统的研究与设计

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ZHENG h —h n , NG n S Ja — u MAO iq n S ic e g DI Mig, U in h i, Me— i
( e i n e i eho g , e i 30 9 C i ) Hf i rt o cnl y Hf 00 , h a e U v sy fT o e2 n
( 合肥 工业 大学 ,安徽 合肥 2 00 ) 3 0 9
摘要 : 阐述 了基于数 字信 号处 理器 r S2 u 0 A的户 用光伏 并 网发 电系统 的研究 和设 计。 中详 细分析 了 I 30 47 ' M 文 系统 的工作 原理 和锁 相环 设计 , 同时给 出 了系统 的控 制框 图和 锁 相环程 序 流程 图 , 并进 行 了样机 实 验 。实验 结果 表 明, 并网 电流波 形 良好 , 并且 与 电网 电压 同频 同相 , 网的功 率 因数 为 I 并 。 关 键词 : 阳能 ; 电 / 太 发 光伏 ; 并网 ; 字信 号处理 器 数
5 6
频率和相 位。 使它们与 电网电压严格 同步 。本 文 中,
并 网电流 的频率和相位与 电网电压严格 同步是通过 软件锁相来实现 的,即由输入信 号的硬 件整形 电路
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户 用 光 伏 并 网发 电 系 统 的 研 究 与 设 计
和锁相 软件配合完成 。电网 电压信 号通过硬件 电路 整形后 产 生与其 同步 的 , ' I L方波信 号 , T I 将该 方波信
环原理框 图如 图 6 所示 。
32 控制芯片 .
r 司生产 的 1 Ⅱ公 6位定点 T S 2 L 2 0 A D P M 30 F47 S 芯 片是 T 3 0 2 0家族 中性价 比最 高 的一种[ 与 MS 2 F 4 2 1 .
T S 2 F 4 相 比。其 优点 有 :①采 用 高性能静态 M 302 0
态和稳态 分析可 知 .电感 取值与直流 侧 电压值 、 网侧 电压值 H n 并 网电流 峰值 ,、 波 电流最 大 / 、 m谐
允许脉 动值 △~、系统 的调制方式和 开关频率 1 / 等参数[ J , 有关 其关 系式如下 :
△ ~
3 控 制 电路 的构 成
31 控 制 电路 .
… _ ) ≤ 等 ( 5
控制 电路如 图 4所示 .采 用 r 公 司生产 的 1 兀 6 位定 点 D P芯片 T 3 0 F 4 7 S MS 2 L ' 0 A作为本系 统 的控 2 制 核心 .系统外 围电路包括 4路 A D转换 电路 , / 用 以实时检测 直流侧 电流和 电压值 、并 网电流和 电网
键 盘监 控 与显 示I 制 电源 l 控 图 4 系统 控制 电路

电网电压同步检测I
帛王 E 4 车 相 王 的 J、 里 三 霉:王。 . 锁 环 的 ‘. i 、 — - _
锁相环 ( L ) P L 是指 能够 自动 追踪输 入信 号频率 与 相 位 的 闭环 反 馈 控 制 系 统 。 它 主 要 由 鉴 相 器 ( D . 路滤波器 ( F 和压控振 荡器 ( c ) P )环 L) v o 组成[ 3 1 。 当环路锁 定时 . 出信 号和输入信 号同频 同相c 输 . 锁相

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() 0 a
( ), O b ≠
图 3 电压 矢量 图
24 输 出侧 电感 的设 计 .
为 了有效消除并 网电流 的谐波 分量 .输出侧 电
感取值应 越大越 好。 而 . 然 电感值过大 一方 面会影响
电流跟 踪速度 . 另一方 面 , 电感上 的压 降也会增 大 , 因此 电感值 的设计应 该折衷考虑 。通 过对 图 1的动
电压值 。 以及并 网电流和 电网电压相位 。
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电 网 电 压 同 步 I 2 釜 竺 f 竺
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阵列母线 电压检测#
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Ke r s olre eg ; lcrct e e ain/p oo oti; r ・o n ce y wo d :s a n ry ee t i g n r t i y o h tv l c g d c n e td;DS a i P
1 引 言
随着 化石能源 的高度消耗 . 能源 危机愈演愈烈 . 同时化石 能源 的开采 和利用 对环境 的影响和破 坏也
生 , 究 方 向 为 电 力 电子 和 电 力 传 动 。 研
由主 电路 可知 , 并 网电流为 , 设 升压 变压 器 的
5 5
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电 力 电 子 技 术
Po rE e t n c we l c r i s o
第3 9卷 第 1 期
2 n (0 H ) 从而提 高 了系统 的实时控制 能力 ; 5 s4 M z . ② 片 内有 高达 3 K字 的 F A H程序存 储器 .可实现 2 LS 在线编 程 : 两个 事件 管理器 模块 E A和 E B 可 ③ V V ,
编程 的死 区时 间 . 捕 获单 元 .6路 A D转 换器 6个 1 /
2 0 t 月 0 5 z-2
Vo . 9 No 1 13 , . F b u r,0 5 e r a y2 0
变 比为 n 得并 网逆变器功率输 出侧 电压 方程为 : .
‰= +
式 中 u一

() 4
逆变 器输 出电压 的基 波 分量
由式 ( ) 4 可得 图 3所示功率输 出侧 电压矢量 图。
也 已被列入 了重点扶持 范围 ,我国政府 将逐步推广


() 1
未经 滤波 的逆变 器输 出电压
,一 升 压变压 器 的变 比 r
r 变 压器和 线路 的等 效 电阻 一
屋顶光伏并 网发 电计划 。 因此 , 太阳能光伏并 网发 电
正在 由过去 的补充 能源 向替代 能源迈进 。
式( ) 1经过 L p s 换 , al 变 a 可解 出 Is ():
2 系统 的组成
21 主 电 路 结构 .
I= [s (击 ) s ) (一

( 2 )
当逆变器开关频率较 高时 ,忽略开关器件和 死 区特性 的影 响 ,P S WM 控 制方式 下 的桥 式逆 变器可 近似为一个放大系数为 的等 效放大环 节 , 即:
22 系统 逆 变 环 节 的数 学模 型 .
图 1 中取 流经 滤 波 电感 L的 电流 为状 态变
量 。 由图 1 则 可得 : =
式 中 z一 t
供应的诸多 因素考虑 .太 阳能无疑 是符合 可持续发 展 战略的较理想的绿色 能源 。 中, 其 太阳能光伏并 网 发 电技 术更是受到 了各 国政府 的一致重视 。然 而 目 前我 国的太阳能光伏并 网发 电在政府 的高度 重视 下
c s= () () 3
图1 示出系统的主 电路结构图 ,系统为输 出 电 流受控 的电压 型有源逆变器 。该系统采用 由智 能功 率模块 IM7 R A 6 P 5 S 0 0构成的全桥结构 , 功率输 出端 采 用 标 准
光 伏 阵

由式 ( ) 2 和式 ( ) 3 可得 图 2所示系统 的并 网电流 闭环 结构图。
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第3 9卷 第 1期
20 0 5年 2月
电 力 电 子 技 术
P we e t n c o rElc r i s o
V0.9. . 1 No1 3 F b u r .0 5 e r av2 D
户用光伏并网发电系统的研究与设计
郑诗 程 ,丁 明 ,苏建徽 ,茆 美琴
Ab t a tThsp p rp e e t h ee rh a d d sg fr s e t lp oo o ac g d c n e td g n rt n sse sr c : i a e rs ns te rs ac n e in o e i n i h tv h i r —o n ce e eai y tm d a i o b s d o h ii lsg a r c so M S 2 L 2 0 A.h a e n y e h y tm p rto rn il d te d sg a e n t ed gt i l p o e srT a n 3 0 F 4 7 T e p p ra a ss te sse o ain p cp ea e in l e i n h o h s o k lo .i l n o syte p p rp p s ste c nrlbo k o e s se a d p ae lc o p p ga fo fp a e lc o pSmut e u l , a e r o e h o t lc ft y tm a h o o h n h s o k l r r m w o l c at a l x r n a eb e o ea d ter s l h w ew v fgi -o n ce u n t r1 h es me h r. mpee p i S e me t h v e nd n n h eu t s o t a eo rdc n e td c  ̄ ti b t . a t a s s h se e t s h f q e c dp a ea h t i d v l g . ep we a tro rdc n e td i nt. e r u n y a h steu it n s ly ot e T a h o rfco fgi -o n ce su i y
不容忽视 。 在这种情况下 , 开发和利用可再 生能源和 绿色能源 已成为世界各 国共 同追 求的 目标 。从 能源
光伏 阵列吸 收 的能量先 经过全 桥逆 变和 电感滤波 . 再 由升压变 压器隔离 、升压后 以受控 电流源 的方式 并入 电网 , 整个系统与 电网隔离 , 运行安全可靠 。
C O M S技 术 . 得供 电 电压 降 为 3 V, 小 了控 制 使 . 减 3 器的功耗 :0 P 4 MIS的执行 速度使得指令 周期缩短到
图 6 锁相 环原 理框 图
根据 电流控制型并 网逆变器原理 ,为使 并 网系 统 的有功功率输 出达 到最 大 .必须控制输 出电流 的
升压 变 压 器 隔 离和
升 压 。 由
图 1 主 电路 结构
定 稿 日期 : O 4 0 — 2 2o — 60
图 1知 。
图 2 电流 闭环 结 构 图
2 输 出侧 电压矢量图 . 3
作者简介: 郑诗 程 (9 2 , , 徽 合 肥人 ,博 士研 究 1 7 一) 男 安
中图分类 号 : M6 5 T 1 文 献标 识码 : A 文章编 号 :0 0 IO 2 0 0 - 0 5 0 10 一 O X(0 5)1 0 5 — 3
Re e r h a d De i n o sd n a o o o t l i . o n c e n r to y tm s a c n sg fRe i e t lPh t v l c Grd. n e t d Ge e a n S se i a c i
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