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数字化光伏发电逆变器的设计
数字化光伏发电逆变器的设计
摘要：对数字化光伏发电系统逆变器及其控制电路进行了分析，在控制方法上，采用重复控制技术使系统在周期扰动信号下仍能保证较好的波形输出，使整个系统具有较高的稳定性，并具有稳态误差小，稳压范围大等优点。关键词：光伏发电；逆变器；数字信号处理器；重复控制DigitalDesignofInverterUsedinPhotovoltaicSystemGUOTong-sheng,YANGXu,WANGZhao-anAbstract:ThedigitalcontrolledPhotovoltaicsysteminverterandcontrolcircuitwas
摘 要 ： 对 数 字 化 光 伏 发 电 系 统 逆 变 器 及 其 控 制 电 路 进 行 了 分 析 ， 在 控 制 方 法 上 ， 采 用 重 复 控 制 技 术 使 系 统 在 周 期 扰 动 信 号 下 仍 能 保 证 较 好 的 波 形 输 出 ， 使 整 个 系 统 具 有 较 高 的 稳 定 性 ， 并 具 有 稳 态 误 差 小 ， 稳 压 范 围 大 等 优 点 。关 键 词 ： 光 伏 发 电 ； 逆 变 器 ； 数 字 信 号 处 理 器 ； 重 复 控 制Digital Design of Inverter Used in Photovoltaic System&GUO Tong-sheng, YANG Xu, WANG Zhao-an&Abstract:The digital controlled Photovoltaic system inverter and control circuit was analyzed.The repetitive control strategy was used in this system， and by this scheme, better output voltage waveform was achieved under periodic disturbance condition.Meanwhile the system steady state error was reduced to some extent.& Keywords:Photo I DSP; Repetitive control1& 引言&&& 太阳能光伏发电是一种将太阳光辐射能直接转换为电能的新型发电技术。太阳光辐射能经过光伏电池转换为电能，再经能量储存、控制与保护、能量变换等环节，使之可按人们的需要向负载提供直流电能或交流电能。光伏电池阵列所发出的电能为直流电，但是大多数用电设备采用的是交流供电方式，所以系统中需要有逆变器将直流电变换为交流电以供负载使用。显然，逆变器的效率将直接影响到整个系统的效率，因此，光伏系统逆变器的控制技术具有重要的研究意义[1]。&&& 在逆变器的设计中，通常采用模拟控制方法，然而，模拟控制系统中存在很多缺陷，如元器件的老化及温漂效应，对电磁干扰较为敏感，使用的元器件数目较多等等。典型的模拟PWM逆变器控制系统采用自然采样法将正弦调制波与三角载波比较，从而控制触发脉冲，但三角波发生电路在高频（20kHz）时容易被温度、器件特性等因素干扰，从而导致输出电压中出现直流偏移，谐波含量增加，死区时间变化等不利影响。高速数字信号处理器（DSP）的发展使光伏发电系统中逆变器的数字化控制成为可能。因其大部分指令可在一个指令周期内完成，因此可以实现较为复杂的先进控制算法，进一步改善输出波形的动态性能、稳态性能，并且可以简化整个系统的设计，使系统具有良好的一致性。&&& 本文对基于DSP的光伏逆变器数字控制系统进行了分析，采用重复控制和数字PID控制方案进行系统控制，使系统具有较好的稳态特性和动态响应能力。2& 系统结构与控制电路分析&&& 太阳能光伏发电系统的典型结构如图1所示。实际应用系统中的光伏发电系统因应用对象不同而省略或多出某个部分，但均是从这个典型结构中演变而来。图1& 太 阳 能 光 伏 发 电 系 统 的 典 型 结 构&&& 在中小型独立光伏发电系统中，常采用图2所示结构，即采用逆变器直接将光伏电池阵列的直流输出电 压 转 换 为 交 流 电 压 。 在 本 系 统 中 ， 因 光 伏 电 池 阵 列 输 出 电 压 由 于 光 照 强 度 的 变 化 ， 而 会 出 现 较 大 范 围 的 波 动 ， 所 以 要 求 逆 变 器 能 够 在 较 大 的 直 流 电 压 变 化 范 围 内 正 常 工 作 ， 而 且 要 保 证 输 出 电 压 的 稳 定 ， 因 此 对 逆 变 器 的 控 制 要 求 也 很 高 。图2& 独立光伏系统结构&&& 控制电路结构如图3所示。在控制电路中，采用输出电压瞬时值反馈，进行波形控制，整个系统工作流程设计如下:　图3& DSP控 制 电 路 结 构&&& 采用电压霍尔对输出电压进行采样，采样周期为20kHz。电压霍尔输出信号经调理电路送入DSP模/数转换单元，并将转换结果暂存于DSP中，由此得到输出电压的反馈信息。将采样得到的反馈信息与给定正弦表的相应数据进行比较，得到偏差信号。将偏差信号及给定信号按一定的控制算法进行计算，就得到脉宽控制量。在本系统中，控制算法采用的是重复控制加PID控制的方法，前者保证输出波形的稳态性能，后者保证输出波形的动态性能。&&& 由该控制量可以计算出当前时刻SPWM波的占空比，使得输出波形的占空比按正弦规律变化，这样就得到了高频SPWM波。考虑到全桥逆变的上下桥臂不能直通，还必须在DSP的PWM口输出中加入相应的死区。死区的加入极为方便，只需软件编程时，对DSP内部的死区寄存器进行设置，其就会自动在已有的PWM波中加入死区，并且死区时间是可以通过对寄存器设置不同的值来调整的。高频SPWM波再通往驱动电路。由驱动电路产生的驱动脉冲控制功率开关管的通断，从而产生按正弦规律变化的SPWM波，然后再经LC滤波，去除高频分量从而得到正弦波输出电压。3& 控制算法与实现&&& 重复控制的基本概念来源于控制理论中的内模原理，内模原理指出：系统稳定状态下无静差跟踪输入信号的前提是闭环系统稳定且包含输入信号保持器，例如，包含一阶积分环节的控制系统可以实现对阶跃指令的无静差跟踪，然而，积分环节1/s正是一个阶跃信号保持器，这是它能实现对阶跃指令无静差跟踪的根本原因[2][3]。&&& 在设计一个重复控制器的过程中，必须要有一个周期信号保持器用来消除周期参考信号或者扰动引起的周期跟踪误差。这个周期信号既可以用模拟方式产生，也可以由数字方式产生。然而在实际系统中，用模拟方法产生任意波形是非常困难的，相反，通过软件控制方法可以很容易得到一个周期信号。图4示出了一种重复控制系统。其中，P(z)表示具有瞬时跟踪闭环反馈控制的光伏逆变器系统，S(z)和Q(z)是重复控制器的补偿环节，r(k)是参考信号，y(k)是系统输出电压，e(k)是跟踪误差，rc(k)是重复控制器补偿后的参考指令。图4& 逆 变 器 重 复 控 制 框 图&
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深圳优耐检测技术有限公司光伏逆变器按照输出相数有哪些_百度知道
光伏逆变器按照输出相数有哪些
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首先，对于种类繁多的逆变器，我们可以有很多方法来对其进行分类，看上去差不多，其实差别是非常的大的。第一大类，逆变器的区别可以根据交流电能的频率分，这样的分类可以分为三类，有工频逆变器，中频逆变器，以及高频逆变器，
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太阳能逆变器常见的故障以及处理方法-美克能源
　　太阳能逆变器作为光伏电站重要的转换设备，不仅可以转换电能，还可以检测整个电站的参数。上对直流组件，下对并网设备，太阳能逆变器可以监控整个电站的运行，如果电站出现故障。太阳能逆变器可以检测出光伏电站的信息故障，可以快速的根据故障得出处理方法，今天逆变器厂家就详细的整理一些光伏逆变器常见的故障和处理方法。
　　1、漏电流故障：这类问题根本原因就是安装质量问题，选择错误的安装地点与低质量的设备引起。故障点有很多：低质量的直流接头，低质量的组件，组件安装高度不合格，并网设备质量低或进水漏电，一但出现类似问题，可以通过在洒粉找出**点并做好绝缘工作解决问题，如果是材料本省问题则只能更换材料。
　　2、直流过压保护：随着组件追求高效率工艺改进，功率等级不断更新上升，同时组件开路电压与工作电压也在上涨，设计阶段必须考虑温度系数问题，避免低温情况出现过压导致设备硬损坏。
　　3、太阳能逆变器开机无响应：请确保直流输入线路没有接反，一般直流接头有防呆效果，但是压线端子没有防呆效果，仔细阅读逆变器说明书确保正负极后再压接是很重要的。逆变器内置反接短路保护，在恢复正常接线后正常启动。
　　4、绝缘阻抗低：使用排除法。把逆变器输入侧的组串全部拔下，然后逐一接上，利用太阳能逆变器开机检测绝缘阻抗的功能，检测问题组串，找到问题组串后重点检查直流接头是否有水浸短接支架或者烧熔短接支架，另外还可以检查组件本身是否在边缘地方有黑斑烧毁导致组件通过边框漏电到地网。
　　5、母线电压低：如果出现在早/晚时段，则为正常问题，因为逆变器在尝试极限发电条件。如果出现在正常白天，检测方法依然为排除法，检测方法与1项相同。
　　6、电网故障：
　　电网过压：前期勘察电网重载(用电量大工作时间)/轻载(用电量少休息时间)的工作就在这里体现出来，提前勘察并网点电压的健康情况，与逆变器厂家沟通电网情况做技术结合能保证项目设计在合理范围内，切勿“想当然”，特别是农村电网，逆变器对并网电压，并网波形，并网距离都是有严格要求的。出现电网过压问题多数原因在于原电网轻载电压超过或接近安规保护值，如果并网线路过长或压接不好导致线路阻抗/感抗过大，电站是无法正常稳定运行的。解决办法是找供电局协调电压或者正确选择并网并严抓电站建设质量。
　　电网欠压：该问题与电网过压的处理方法一致，但是如果出现独立的一相电压过低，除了原电网负载分配不完全之外，该相电网掉电或断路也会导致该问题，出现虚电压。电网过/欠频：如果正常电网出现这类问题，证明电网健康非常堪忧。电网没电压：检查并网线路即可。
　　电网缺相：检查缺相电路，即无电压线路。
　　7、最后一点——监控搭接：正确阅读各设备说明书机型线路压接，设备连接，并设置好设备的通讯地址，时间，是保证通讯稳定有效的保证!
　　8、发电量保证：有空擦擦板子，发电量“凸”一下就起来了。
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专题║你真的懂光伏逆变器吗（一）—— 输入侧技术参数深度解读
相信很多朋友在选购光伏逆变器时，最头疼的莫过于看着一大堆性能参数不知该从何下手。MPPT电压范围、MPPT数量对逆变器性能有什么影响？额定功率和视在功率的值，和逆变器是不是好用有没有关系？防孤岛保护、组串故障检测，逆变器宣传册上各种的保护功能，哪些保护功能更适合自家光伏系统？ 不用着急，艾罗君将带您一起认真了解一下逆变器的输入参数，即PV侧输入性能参数，直接点就是告诉你怎样选择配套的PV组件。1、最大输入直流功率是允许输入到逆变器的最大功率，决定了PV组件的最大连接个数。例如一个最大直流功率为5200W的逆变器，市面上的一个光伏板的功率在250W-300W左右，如果选择250W，为那该逆变器允许连接的PV组件的最大个数=块。2、最大输入电压/电流，最低工作电压是允许输入到逆变器的最大电压和最大电流，即选择配套PV组件的电压电流不能够超过这个值。最低工作电压输入到逆变器的电压要大于或等于这个值，逆变器才能正常工作。
3、最大输入短路电流这个值是连接逆变器的PV组件短路后，逆变器允许通过的最大电流，如果PV组件短路的电流超过这个值，逆变器会烧得透透的。
逆变器输入的极限参数差不多就上面几个了，但是为了能充分利用PV组件的发电量，行业人发明了MPPT——最大功率点追踪，如PV组件的I-U图，只有在P点时，PV组件的功率最大，逆变器的MPPT功能就是一直不停的追踪PV组件的最大功率点，让PV组件的电量输出最大。
1MPPT电压范围即逆变器的输入电压在此范围内，PV组件的效率较高，关于这个参数，有人说当然是范围越大越好，但是笔者确认为，在一定的程度内，MPPT电压范围越大越好。毕竟MPPT电压越低，对电路的要求越高，逆变器的成本越高，客户购买的价格就越高。2MPPT路数和允许连接的组串路数逆变器的MPPT有几路，如我们的逆变器X3-30.0-T的MPPT路数是2路，每路MPP允许连接的组串路数是4串，如下图环境，PV1组串的光照条件一样，所有PV1的组件用一路MPPT就可以实现每个PV组件的功率最大输入。如上所述，MPPT的路数越多，逆变器造价越高，所以建议根据实际环境选择MPPT路数。如果是大沙漠当中使用的PV组件，一路MPPT就可以了。本次逆变器输入侧的参数介绍就到这里了，下期是逆变器输出侧的性能介绍，敬请持续关注！
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