[发明专利]一种基于双闭环控制与MPPT的光伏并网逆变器

说明书

技术领域

 本发明涉及电子领域，特指一种基于双闭环控制与MPPT的光伏并网逆变器。

背景技术

近年来随着世界范围内开发利用可再生能源的热潮，很多国家都纷纷研发了光伏发电、风力发电等可再生能源并网发电系统。人们对可再生能源并网发电的技术进行了大量的研究，并使得该技术得到了迅速的发展和应用^[5]。目前广泛应用于可再生能源回馈电网系统中的方案是；首先将可再生能源转化成电能的形式，然后将电能调节成满足正弦波脉宽调制SPWM(Sinusoidal Pulse Width Modulation)全桥逆变器需要的直流电压，最后经SPWM全桥逆变器将可再生能源回馈给交流电网。在整个系统中最主要的环节就是逆变器，它采用的是SPWM逆变技术。在理论和实践上，这种方案能够满足可再生能源回馈电网的要求，但由于该方案使用了同步、锁相(PLL)、SPWM脉冲发生器、低通滤波等诸多模拟环节，而且控制方法比较落后，因此使得并网逆变装置的控制繁琐，电路复杂，可靠性低，硬件成本高，并网效果不是十分理想，产品价格昂贵，应用得到限制。本专利设计的基于双闭环控制与MPPT的光伏并网逆变器，是一种低成本、高效率的逆变控制器。

发明内容

本发明是关于一种基于双闭环控制与MPPT的光伏并网逆变器，采用双闭环控制与MPPT算法相结合，以DSP以及IGBT等器件为核心元件，控制光伏阵列的最大功率点的跟踪、控制逆变器并网电流的功率和波形，将光伏阵列发出的电能逆变成220V/50Hz的正弦波电流并入电网。继电保护装置可以保证光伏并网发电系统和电网的安全性。电压型逆变器主要由电力电子开关器件组成，以脉宽调制的形式向电网提供电能。

附图说明

 图1 双闭环控制系统构成结构图；图2 逆变器原理框图 。

具体实施方式

电流型控制模式的原理如图1所示，电压电流瞬时值双闭环反馈控制是由输出滤波电感电流和输出滤波电容电压反馈构成的。Gn(s)为电流反馈环节，Gc(s)为控制信号前向通道，以输出并网电感电流作为受控目标，逆变器的系统输出是与电网电压同频同相的电流信号，整个系统等效于一个内阻较大的受控电流源。其外环为输出电压反馈，电压调节器一般采用PI形式。电压外环对输出电压的瞬时误差给出调节信号，该信号经PI调节后作为内环给定；电感电流反馈构成内环，电流环设计为电流跟随器。电流内环由电感电流瞬时值与电流给定比较产生误差信号，与三角形载波比较后产生SPWM信号，通过驱动电路来控制功率器件，保证输出电压的稳定，形成典型的双环控制。系统以母线电压作为外环控制，前端DC-DC控制变换器进行最大功率跟踪，不断调整占空比，输出直流母线电压不受控，因此后端的逆变器将母线电压稳定在恒值，实际上就保证了功率输出的平衡。该系统由主电路和控制电路两部分组成。逆变电源主电路采用以IGBT为开关器件的单相逆变电路, 采用全桥电路结构，经过LC低通滤波器，滤去高频成分，在滤波电容两端获得相应频率的光滑的正弦波。

如图2所示，DC180~420V输入，经BOOST电路，进行DC/DC升压，通过MPPT算法，调整BOOST电路的占空比，然后，送给IGBT模块，经IGBT全桥逆变得到峰值314V左右的交流电，经滤波之后可得到稳定的220V正弦波交流电，供不同负载使用。DSP芯片产生四路SPWM波，通过专用的IGBT驱动芯片（KA962），驱动IGBT模块实现逆变。