CN102664425A - 基于新型z源逆变器的三相光伏并网系统 - Google Patents

基于新型z源逆变器的三相光伏并网系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102664425A
CN102664425A CN2012101369442A CN201210136944A CN102664425A CN 102664425 A CN102664425 A CN 102664425A CN 2012101369442 A CN2012101369442 A CN 2012101369442A CN 201210136944 A CN201210136944 A CN 201210136944A CN 102664425 A CN102664425 A CN 102664425A
Authority
CN
China
Prior art keywords
connects
output
source
input
hall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012101369442A
Other languages
English (en)
Inventor
雷霖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN2012101369442A priority Critical patent/CN102664425A/zh
Publication of CN102664425A publication Critical patent/CN102664425A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Abstract

本发明的基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统，涉及太阳能发电技术领域，旨在解决现有太阳能发电装置存在成本高、输出电压/电流的谐波畸变率较大等技术问题。本发明之Z源逆变器（2）连接LC滤波电路（3），后者分别连接电网（4）、霍尔电压传感器（10）和霍尔电流传感器（9）；电网（4）连接霍尔电流传感器（9）和霍尔电压传感器（10）；霍尔电流传感器（9）、霍尔电压传感器（10）和温度、湿度数据采集模块（11）的输出端连接数据处理单元（8）；DSP控制模块（6）连接MPPT控制单元（5）和数据处理单元（8），DSP控制模块（6）的输出端串接PWM信号驱动电路（7）和Z源逆变器（2）。

Description

基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统
技术领域
本发明专利涉及太阳能发电技术领域，特别涉及基于新型Z源逆变控制器的智能发电系统。
 
背景技术
目前，在我国现有的太阳能发电装置中，以传统的电压源型逆变器和电流源型逆变器使用较为普遍，但是它们都存在自身原理上的缺陷：如需要额外增加DC变换电路，使成本增加；以及在传统逆变器中加入死区，会造成系统输出电压/电流的谐波畸变率较大等。
因为Z源网络具有很大的灵活性，近几年得到了很大的发展，特别是针对光伏并网发电应用，基于Z源网络衍生出了许多新型变流器，但是这类逆变器存在对Z源网络中电容的耐压值要求较高、启动时系统的冲击电流较大等缺点，这些缺点在一定程度上束缚了太阳能发电装置的发展与应用。
 
发明内容
[0005] 本发明旨在解决现有太阳能发电装置存在成本高、输出电压/电流的谐波畸变率较大等技术问题，以提供一种成本低、输入电压范围宽、无死区、系统输出电能质量高的基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统，太阳能电池板1分别连接Z源逆变器2的第一输入端和MPPT控制单元5，Z源逆变器2的输出端连接LC滤波电路3的输入端，后者的输出端分别连接电网4、霍尔电压传感器10的第一输入端和霍尔电流传感器9的第一输入端；电网4的第一输出端连接霍尔电流传感器9的第二输入端，其第二输出端连接霍尔电压传感器10的第二输入端；霍尔电流传感器9、霍尔电压传感器10和温度、湿度数据采集模块11的输出端连接数据处理单元8；DSP控制模块6的一对输入输出端连接MPPT控制单元5，另一对输入输出端连接数据处理单元8，DSP控制模块6的另一路输出端串接PWM信号驱动电路7和Z源逆变器2的第二输入端。
本发明的基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统，其中所述的Z源逆变器2由三相逆变桥15和Z源网络16构成，其中三相逆变桥15的正端连接太阳能电池板1的正端，三相逆变桥15的负端连接Z源网络16的电容一C1的负端，Z源网络16的电容二C2的正端连接太阳能电池板1的负端，电容一C1的正端和电容二C2的负端之间并联功率二极管D。
本发明的基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统，其中所述MPPT控制单元5使用“三点最小二乘法”算法实现最大功率跟踪。
 
本发明基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统的有益效果：
本发明采用新型的Z源逆变器拓扑结构作为电能变换单元，不仅克服了传统控制器的不足，降低了成本，还有效地减小了Z源储能网络中电容的体积和重量，并使得系统具有一些传统逆变器所没有的特性，如输入电压范围宽、无死区，系统输出电能质量高等，由这种逆变器构成的光伏发电装置，在光伏并网发电应用上更具有优势。
同时，本发明集新型Z源逆变器和三点最小二乘法（最小二乘法是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。三点最小二乘法即在最大功率点附近取出三组数据，对他们进行最小二乘法拟合运算，得到最优值。）于一体，在有效地减小装置成本与重量的同时，完成太阳能电池的最大功率跟踪与电网的反孤岛效应，实现电能的高速、高性能的逆变，提高并网的质量与安全。
 
附图说明
图1 本发明之系统架构示意图
图2 本发明之Z源逆变器拓扑结构示意图
图中标号说明：
1 太阳能电池板、2 Z源逆变器、3 LC滤波电路、4 电网、5 MPPT控制单元、6、DSP控制模块、7 PWM信号驱动电路、8 数据处理单元、9 霍尔电流传感器、10 霍尔电压传感器、11 温度、湿度数据采集模块、12 6路PWM控制信号、15 三相逆变桥、16 Z源网络、17 逆变器输出、C1 电容一、C2 电容二、D 功率二极管、L1～L2 电感一～电感二、La～Lc 电感a～电感c、Ca～Cc 电容a～电容c、Q1～Q6 桥臂一～桥臂六
具体实施方式
本发明详细结构、应用原理、作用与功效，参照附图1-2，通过如下实施方式予以说明。
本发明的基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统，太阳能电池板1分别连接Z源逆变器2的第一输入端和MPPT控制单元5，Z源逆变器2的输出端连接LC滤波电路3的输入端，后者的输出端分别连接电网4、霍尔电压传感器10的第一输入端和霍尔电流传感器9的第一输入端；电网4的第一输出端连接霍尔电流传感器9的第二输入端，其第二输出端连接霍尔电压传感器10的第二输入端；霍尔电流传感器9、霍尔电压传感器10和温度、湿度数据采集模块11的输出端连接数据处理单元8；DSP控制模块6的一对输入输出端连接MPPT控制单元5，另一对输入输出端连接数据处理单元8，DSP控制模块6的另一路输出端串接PWM信号驱动电路7和Z源逆变器2的第二输入端。
Z源逆变器2由三相逆变桥15和Z源网络16构成，其中三相逆变桥15的正端连接太阳能电池板1的正端，三相逆变桥15的负端连接Z源网络16的电容一C1的负端，Z源网络16的电容二C2的正端连接太阳能电池板1的负端，电容一C1的正端和电容二C2的负端之间并联功率二极管D。
本发明集新型Z源控制器和最大功率点跟踪控制(MPPT)于一体，包括：功率变换单元、采样单元、控制单元和驱动单元四个部分。整个系统具有电压环和电流环双闭环控制，采用高性能DSP控制模块6作为主控制芯片，具有良好的反孤岛效应机制。
其中MPPT控制单元5利用高性能DSP控制模块6结合“三点最小二乘法”算法实现最大功率跟踪。
其中电压、电流双闭环控制电路，利用霍尔电流传感器9和霍尔电压传感器10采样电流、电压信号，经过处理后送入DSP控制模块6中进行高速运算后，作为反馈信号，控制并网电能的相位、频率等参数。
参见附图2，相比于常规逆变器，Z源逆变器通过逆变桥瞬间直通和关断来实现升降压功能，避免了普通逆变器因上下IGBT同时导通损坏器件的缺点，可以适应输入电压大范围变化的需要，采用的单级变换电路相比于通常的Boost电路加逆变器的二级变换电路能量转换效率较高。通过比较，该种拓扑结构电路，使得Z源网络中的电容电压值降低到几十伏，降低了装置的体积与重量，并且有效的抑制了常规Z源型逆变器启动时的内在电流冲击，对太阳能发电技术尤其是在高压、大功率装置中优势明显。
参见附图1，太阳能电池板1输出直流电经过由Z源网络和三相“H”桥构成的新型Z源逆变电路2完成逆变，再经过LC滤波电路3滤除高频谐波后并入电网4，实现光伏并网发电。高性能DSP控制模块6作为整个系统的控制核心，主要完成以下四部分工作：
1.              协调控制MPPT控制单元5检测太阳能电池板输出的电压、电流信号，采用“三点最小二乘法”快速实现最大功率点跟踪；
2.              控制数据处理单元8精确采样和处理霍尔电流传感器9、霍尔电压传感器10变换得到的数据，结合处理后的数据实现系统电流、电压双闭环控制；
3.              结合采样得到数据生成六路PWM控制信号12，经过驱动电路7驱动后直接控制六个IGBT模块通断，实现DC-AC和DC-DC变换功能；
4.              快速采样电网电压、电流的相位、频率，完成孤岛效应检测。整个系统以DSP作为主控制器，利用新型Z源逆变电路构成电能变换单元，不需额外增加DC变换电路，实现集DC-DC和DC-AC变换于一体的光伏发电装置，实现电能的高效率变换与安全并网。
综上所述，本发明基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统，集新型Z源逆变器和三点最小二乘法于一体，在有效地减小装置成本与重量的同时，完成太阳能电池的最大功率跟踪与电网的反孤岛效应，实现电能的高速、高性能的逆变，提高并网的质量与安全。

Claims (3)

1.基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统，其特征在于：太阳能电池板（1）分别连接Z源逆变器（2）的第一输入端和MPPT控制单元（5），Z源逆变器（2）的输出端连接LC滤波电路（3）的输入端，后者的输出端分别连接电网（4）、霍尔电压传感器（10）的第一输入端和霍尔电流传感器（9）的第一输入端；电网（4）的第一输出端连接霍尔电流传感器（9）的第二输入端，其第二输出端连接霍尔电压传感器（10）的第二输入端；霍尔电流传感器（9）、霍尔电压传感器（10）和温度、湿度数据采集模块（11）的输出端连接数据处理单元（8）；DSP控制模块（6）的一对输入输出端连接MPPT控制单元（5），另一对输入输出端连接数据处理单元（8），DSP控制模块（6）的另一路输出端串接PWM信号驱动电路（7）和Z源逆变器（2）的第二输入端。
2.根据权利要求2所述的基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统，其特征在于：所述的Z源逆变器（2）由三相逆变桥（15）和Z源网络（16）构成，其中三相逆变桥（15）的正端连接太阳能电池板（1）的正端，三相逆变桥（15）的负端连接Z源网络（16）的电容一（C1）的负端，Z源网络（16）的电容二（C2）的正端连接太阳能电池板（1）的负端，电容一（C1）的正端和电容二（C2）的负端之间并联功率二极管（D）。
3.根据权利要求2所述的基于新型Z源逆变器的三相光伏并网系统，其特征在于：所述MPPT控制单元（5）使用“三点最小二乘法”算法实现最大功率跟踪。
CN2012101369442A 2012-05-07 2012-05-07 基于新型z源逆变器的三相光伏并网系统 Pending CN102664425A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101369442A CN102664425A (zh) 2012-05-07 2012-05-07 基于新型z源逆变器的三相光伏并网系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012101369442A CN102664425A (zh) 2012-05-07 2012-05-07 基于新型z源逆变器的三相光伏并网系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102664425A true CN102664425A (zh) 2012-09-12

Family

ID=46773867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012101369442A Pending CN102664425A (zh) 2012-05-07 2012-05-07 基于新型z源逆变器的三相光伏并网系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102664425A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102890217A (zh) * 2012-10-24 2013-01-23 嘉兴清源电气科技有限公司 一种基于z源逆变器的通用实验装置
CN105182220A (zh) * 2015-09-15 2015-12-23 安徽佑赛科技有限公司 三相全桥逆变器功率电路的测试系统及其方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101267168A (zh) * 2008-01-18 2008-09-17 南京航空航天大学 Z源逆变器及其软启动方法
CN201430540Y (zh) * 2009-07-03 2010-03-24 南开大学 一种基于dsp加fpga的z源逆变器控制系统
CN201682294U (zh) * 2010-05-28 2010-12-22 上海理工大学 一种基于z源三相光伏并网逆变器
CN102185533A (zh) * 2011-05-23 2011-09-14 北京交通大学 储能型准-z源光伏发电控制系统和控制方法
CN202678980U (zh) * 2012-05-07 2013-01-16 雷霖 基于新型z源逆变器的三相光伏并网系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101267168A (zh) * 2008-01-18 2008-09-17 南京航空航天大学 Z源逆变器及其软启动方法
CN201430540Y (zh) * 2009-07-03 2010-03-24 南开大学 一种基于dsp加fpga的z源逆变器控制系统
CN201682294U (zh) * 2010-05-28 2010-12-22 上海理工大学 一种基于z源三相光伏并网逆变器
CN102185533A (zh) * 2011-05-23 2011-09-14 北京交通大学 储能型准-z源光伏发电控制系统和控制方法
CN202678980U (zh) * 2012-05-07 2013-01-16 雷霖 基于新型z源逆变器的三相光伏并网系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102890217A (zh) * 2012-10-24 2013-01-23 嘉兴清源电气科技有限公司 一种基于z源逆变器的通用实验装置
CN102890217B (zh) * 2012-10-24 2015-06-03 嘉兴清源电气科技有限公司 一种基于z源逆变器的通用实验装置
CN105182220A (zh) * 2015-09-15 2015-12-23 安徽佑赛科技有限公司 三相全桥逆变器功率电路的测试系统及其方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204103797U (zh) 一种准z源三电平t型逆变器
CN101499666A (zh) 基于直流变换器的光伏并网发电系统及其工作方法
CN103326606B (zh) 一种单相五电平逆变器
CN101867291A (zh) 户用太阳能光伏逆变器
CN101083399A (zh) 基于z源功率变换的光伏并网逆变装置
CN108390584B (zh) 一种十开关箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法
CN104022668A (zh) 基于准比例谐振控制的三相npc并网逆变器
CN103515974A (zh) 一种高效稳定双mppt功能的光伏单相并网控制方法
CN104638971A (zh) 一种光伏并网逆变器及其控制方法
CN203660592U (zh) 光伏移动电源
CN202678980U (zh) 基于新型z源逆变器的三相光伏并网系统
CN102857132A (zh) 交错并联反激光伏逆变装置
CN202474883U (zh) 一种兼有电能调节功能的分布式三相四线光伏并网装置
CN102856928B (zh) 一种逆变器
CN201928205U (zh) 一种具有最大功率跟踪的光伏逆变系统
CN203675000U (zh) 一种光伏并网微逆变器
CN203193537U (zh) 两级三电平三相光伏并网逆变器
CN102158109A (zh) 一种光伏并网逆变器系统
CN103580040B (zh) 一种配电变压器自适应补偿装置
CN103078525A (zh) 一种基于交流链接技术的ac-dc变换器
CN102938566A (zh) Z源型两开关并网逆变器的控制方法
CN103259436B (zh) 混合箝位型五电平变流器及其控制方法
CN102237824A (zh) 一种光伏逆变器
CN204947919U (zh) 一种新型并联谐振零电压光伏发电装置
CN102664425A (zh) 基于新型z源逆变器的三相光伏并网系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20120912