基于副边参考电流重构的光伏微逆变器、控制系统和方法

摘要

本发明公开了基于副边参考电流重构的光伏微逆变器、控制系统和方法，采用基于副边参考电流重构的交错反激光伏并网微逆变器的拓扑结构，控制系统包括基于副边参考电流重构的交错反激光伏并网微逆变器，直流电压和电流采样模块、驱动电路、副边脉冲电流采样模块、交流采样和锁相模块及信号处理单元，本发明提出的控制方法是一种更接近并网电流直接控制的间接控制方法，采用基于副边参考电流重构的原边参考电流控制反激变换器原边开关管的通断，既有效避免了直接控制方法中控制响应迟钝、跟踪精度不高等问题，也能够保证输出电流与公用电网电压同频同相，大幅度降低并网电流总谐波畸变，改善输出电能质量。

主权项

基于副边参考电流重构的光伏微逆变器控制方法，其特征在于，采用一种基于副边电流重构的光伏微逆变器控制系统，该系统包括一种基于副边参考电流重构的微逆变器，还包括直流电压和电流采样模块、驱动电路、副边脉冲电流采样模块、交流采样和锁相模块及信号处理单元；所述直流电压采样模块的输入端分别与所述光伏电池的正极和负极相接，输出端与信号处理单元相连；交流采样和锁相模块和电网相接；原边脉冲电流采样模块与第一变压器和第二变压器的原边绕组的第一端均相连；驱动电路的2个输出端分别与功率MOSFET管S_PV1和功率MOSFET管S_PV2的G极相连；信号处理单元包括MPPT控制器、原边参考电流重构器、状态机、均流控制器以及并网电流控制器；原边参考电流重构器与所述直流电压和电流采样模块和交流采样和锁相模块均相接；其中，该系统中的基于副边参考电流重构的光伏微逆变器，包括直流侧电容C_PV(301)、交错并联反激电路(302)、H换流桥(303)和输出滤波器(304)；直流侧电容C_PV与光伏电池并联；用于对直流侧二次纹波功率进行缓冲；交错并联反激电路包括第一变压器T1、第二变压器T2、功率MOSFET管S_PV1、功率MOSFET管S_PV2，及电力二极管D_rect1和电力二极管D_rect2；输出滤波器包括滤波电容C_grid和滤波电感L_grid；H换流桥包括晶闸管S_ac1、晶闸管S_ac2和MOSFET管Q_ac1、MOSFET管Q_ac2，晶闸管S_ac1和MOSFET管Q_ac1构成正向换流桥臂，晶闸管S_ac1的负极与滤波电感L_grid一端相连，滤波电感L_grid另一端和MOSFET管Q_ac1的D极与电网相连；晶闸管S_ac2和MOSFET管Q_ac2构成负向换流桥臂，MOSFET管Q_ac2的D极与滤波电感L_grid的一端相连，滤波电感L_grid另一端和晶闸管S_ac2的负极与电网相连；晶闸管S_ac1的正极和晶闸管S_ac2的正极均与电力二极管D_rect1的负极相接，MOSFET管Q_ac1的S极和MOSFET管Q_ac2的S极均与第一变压器T1副边绕组的第二端和第二变压器T2副边绕组的第二端相接；晶闸管S_ac1的负极和MOSFET管Q_ac1的D极接输出滤波器的输入侧，晶闸管S_ac2的负极和MOSFET管Q_ac2的D极接输出滤波器的输入侧，输出滤波器的输出侧与电网G_grid相接；功率MOSFET管S_PV1的S极接光伏电池的负极，功率MOSFET管S_PV1的D极通过第一变压器T1的原边接光伏电池的正极；功率MOSFET管S_PV2的S极接光伏电池的负极，功率MOSFET管S_PV2的D极通过第二变压器T2的原边接光伏电池的正极；第一变压器T1的副边绕组的第一端接电力二极管D_rect1的正极，电力二极管D_rect1的负极接晶闸管S_ac1和晶闸管S_ac2的正极；第二变压器T2的副边绕组的第一端接电力二极管D_rect2的正极，电力二极管D_rect2的负极与电力二极管D_rect1的负极相连；MOSFET管Q_ac1和MOSFET管Q_ac2的S极以及第一变压器T1和第二变压器T2副边绕组的第二端短接在一起；滤波电容C_grid接于晶闸管S_ac1的负极和晶闸管S_ac2的负极之间；滤波电感L_grid的一端接晶闸管S_ac1的负极，L_grid的另一端与晶闸管S_ac2的负极接入到电网中；以副边电流幅值为控制目标，用副边参考电流重构原边参考电流，通过对原边开关管的高频控制，即通过并网电流峰值计算得到开关管占空比的主控制量D，叠加通过均流控制器得到的附加控制量ΔD后经调制器输出脉冲信号控制功率MOSFET管S_PV1和功率MOSFET管S_PV2的通断，使得副边电流保持为实现对交错反激光伏并网微逆变器中并网电流的控制。