CN104796022B - 一种发电系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种发电系统及其控制方法，由控制电路执行最大功率点跟踪算法、锁相环运算、变环宽及修正补偿和滞环控制，生成驱动信号控制半波变换电路将直流电压高频变换为正弦半波电压；控制电路输出第一给定驱动，控制直流变压器对正弦半波电压进行高频隔离和电压变换；控制电路输出第二给定驱动，控制工频翻转电路将隔离和变换后的电压逆变成标准正弦电压并输出。不仅电路结构简单，且仅有一级电路需要根据引入控制环节的驱动信号进行驱动，其他两级电路仅需控制电路给定驱动即可。同时发电系统最高的电压不会超过工频翻转电路输出的正弦电压，可以选用耐压等级较低的开关管，解决了现有技术效率低及系统复杂的问题。

Description

一种发电系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种发电系统及其控制方法。

背景技术

现有的微逆系统按逆变类型主要可分为两大类：

一种是带工频翻转环节的系统，包括采用反激电路与工频翻转相结合的方案，采用反激变压器原边电流峰值进行控制，但是本方案的电流工作于断续模式，过大的电流峰值限制了效率的提升。或者采用LLC、Buck及工频翻转三者串联相结合的方案，所述LLC采用定频或者变频控制，所述Buck的输出则采用电流控制，本方案提供引入LLC后，效率有所提高，但是本方案的系统较复杂。

另一种则带高频逆变环节的系统，大多采用Boost、LLC及高频逆变电路三者串联相结合的方案，所述Boost在非旁路状态下进行MPPT算法，旁路状态下由高频逆变电路执行MPPT算法，所述LLC定频工作，各部分均采用瞬时值闭环控制，但是此方案同样存在系统复杂的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种发电系统及其控制方法，以解决现有技术效率低及系统复杂的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种发电系统，包括：

输入端与直流源的输出端相连的半波变换电路，用于接收并根据驱动信号将所述直流源输出的直流电压高频变换为正弦半波电压；

输入端与所述半波变换电路的输出端相连的直流变压器，用于接收并根据第一给定驱动对所述正弦半波电压进行高频隔离和电压变换；

输入端与所述直流变压器的输出端相连的工频翻转电路，用于接收并根据第二给定驱动将所述直流变压器输出的电压逆变成标准正弦电压并输出；

分别与所述半波变换电路、所述直流变压器及所述工频翻转电路相连的控制电路，用于生成并输出所述第一给定驱动和所述第二给定驱动，并执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值，并根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路。

优选的，所述控制电路包括：

分别与所述半波变换电路、所述直流变压器及所述工频翻转电路相连的数字信号处理模块，用于执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值及脉冲宽度调制信号；

分别与所述数字信号处理模块的输出端、所述半波变换电路的输出端和所述工频翻转电路的输出端相连的滞环控制模块，用于根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路。

优选的，所述滞环控制模块包括：比较器和RS触发器。

优选的，所述滞环控制模块还用于根据所述工频翻转电路的输出电流及预设的门限值，生成并输出逐波限流使能信号；

所述控制电路还包括：分别与所述半波变换电路、所述直流变压器、所述工频翻转电路、所述数字信号处理模块及所述滞环控制模块相连的逐波限流模块，用于根据所述数字信号处理模块生成的脉冲宽度调制信号及所述滞环控制模块输出的逐波限流使能信号，在发生瞬时过流时实现逐波限流。

优选的，所述半波变换电路为：Buck电路、Boost-Buck串联电路及Cuk电路中的任意一种，或者由Buck电路、Boost-Buck串联电路及Cuk电路进行并联、交错并联或级联；所述半波变换电路中的整流管为二极管或者MOSFET；

所述直流变压器中的高频变压器的原副边均至少包括一个绕组；所述直流变压器中的高频逆变桥臂为全桥或者半桥的二电平电路或多电平电路；所述直流变压器中的高频整流桥为半波整流、全波整流、全桥整流或者倍压整流结构中的任意一种；

所述工频翻转电路为全桥逆变电路。

一种发电系统的控制方法，包括：

半波变换电路接收并根据驱动信号将直流源输出的直流电压高频变换为正弦半波电压；

直流变压器接收并根据第一给定驱动对所述正弦半波电压进行高频隔离和电压变换；

工频翻转电路接收并根据第二给定驱动将所述直流变压器输出的电压逆变成标准正弦电压并输出；

控制电路生成并输出所述第一给定驱动和所述第二给定驱动，并执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值，并根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路。

优选的，所述控制电路执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值，并根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路包括：

数字信号处理模块执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值及脉冲宽度调制信号；

滞环控制模块根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路。

优选的，所述发电系统的控制方法还包括：

所述滞环控制模块根据所述工频翻转电路的输出电流及预设的门限值，生成并输出逐波限流使能信号；

逐波限流模块根据所述数字信号处理模块生成的脉冲宽度调制信号及所述滞环控制模块输出的逐波限流使能信号，在发生瞬时过流时实现逐波限流。

优选的，所述数字信号处理模块执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值包括：

最大功率点跟踪执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值；

锁相环根据所述工频翻转电路的输出电压得到电网相角；

补偿模块根据所述电网相角、所述预设的相位补偿角、所述半波变换电路中电感电流的参考幅值和所述工频翻转电路的输出电流进行变环宽及修正补偿，得到电流上下限值。

优选的，所述滞环控制模块根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述半波变换电路的驱动信号，并根据所述工频翻转电路的输出电流及所述预设的门限值，生成并输出逐波限流使能信号包括：

第一比较器比较所述电流上下限值中的电流上限值和所述半波变换电路的输出电流；

第二比较器比较所述半波变换电路的输出电流和所述电流上下限值中的电流下限值；

RS触发器根据所述第一比较器和所述第二比较器的比较结果生成触发信号；

第三比较器比较所述工频翻转电路的输出电流和预设的门限值，生成并输出逐波限流使能信号；

逻辑处理模块，接收并根据所述触发信号，进行滞环控制，生成并输出所述半波变换电路的驱动信号。

优选的，所述补偿模块根据所述电网相角、预设的相位补偿角、所述半波变换电路中电感电流的参考幅值和所述工频翻转电路的输出电流进行变环宽及修正补偿，得到电流上下限值包括：

根据所述电网相角与预设的相位补偿角进行求和后，再求得和数的正弦函数；

根据所述和数的正弦函数及所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，做乘积求得电流参考值；

根据所述工频翻转电路的输出电流，进行谐波提取，求得所述工频翻转电路的输出电流的谐波；

对所述工频翻转电路的输出电流的谐波进行PID调节，求得电流调节值；

对所述电流参考值和所述电流调节值，求和得到电流参考瞬时值；

对所述电流参考瞬时值进行变环宽处理，得到电流上下限值。

本申请提供一种发电系统，通过半波变换电路、直流变压器及工频翻转电路组成级联式逆变拓扑，电路结构简单；所述级联式逆变拓扑通过控制电路实现控制，且仅有所述半波变换电路这一级电路需要根据引入控制环节的驱动信号进行驱动，其他两级电路仅需所述控制电路给定驱动即可。同时所述发电系统最高的电压不会超过所述工频翻转电路输出的标准正弦电压，可以选用耐压等级均可较低的开关管，解决了现有技术效率低及系统复杂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种发电系统的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的另外一种发电系统的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的一种控制电路的结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的一种滞环控制电路的结构示意图；

图5为本申请另一实施例提供的一种滞环控制电路的控制方法流程图；

图6为本申请另一实施例提供的一种滞环控制电路的控制方法流程图；

图7为本申请另一实施例提供的一种滞环控制电路的控制方法流程图；

图8为本申请另一实施例提供的一种补偿模块的逻辑框图；

图9为本申请另一实施例提供的一种环宽波形图；

图10为本申请另一实施例提供的另外一种环宽波形图；

图11为本申请另一实施例提供的另外一种环宽波形图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种发电系统，以解决现有技术效率低及系统复杂的问题。

具体的，如图1所示，所述发电系统包括：

输入端与直流源的输出端相连的半波变换电路101；

输入端与半波变换电路101的输出端相连的直流变压器102；

输入端与直流变压器102的输出端相连的工频翻转电路103；

分别与半波变换电路101、直流变压器102及工频翻转电路103相连的控制电路104。

具体的工作原理为：

控制电路104执行最大功率点跟踪算法和锁相环运算，再根据所述最大功率点跟踪算法和锁相环运算的结果进行变环宽及修正补偿，并根据所述变环宽及修正补偿的结果进行滞环控制，生成驱动信号至半波变换电路101，并在发生瞬时过流时实现逐波限流。

半波变换电路101根据所述驱动信号将所述直流源输出的直流电压高频变换为正弦半波电压。

直流变压器102接收并根据第一给定驱动对所述正弦半波电压进行高频隔离和电压变换。

工频翻转电路103接收并根据第二给定驱动将所述直流变压器输出的电压逆变成标准正弦电压并输出。

在具体的实际应用中，直流变压器102接收的所述第一给定驱动为100kHz开关频率和49％的占空比，优选的该开关频率也可根据半波正弦电压幅值的大小进行一定的变频处理，或者类似移相全桥电路进行适当的移相处理以获得更好的工作特性；而工频翻转电路103接收的所述第二给定驱动为按电网的正负半周翻转即可，都不需要引入控制环节，属于开环控制。

值得说明的是，所述发电系统可以应用于光伏发电系统，还可以应用于其他发电系统，此处不做具体限定。

本实施例提供的所述发电系统，由控制电路104执行最大功率点跟踪算法、锁相环运算、变环宽及修正补偿和滞环控制，生成驱动信号控制半波变换电路101将直流电压高频变换为正弦半波电压；控制电路104输出第一给定驱动，控制直流变压器102对正弦半波电压进行高频隔离和电压变换；控制电路104输出第二给定驱动，控制工频翻转电路103将隔离和变换后的电压逆变成标准正弦电压并输出。通过半波变换电路101、直流变压器102及工频翻转电路103组成级联式逆变拓扑，电路结构简单；所述级联式逆变拓扑通过控制电路104实现控制，且仅有半波变换电路101这一级电路需要根据引入控制环节的驱动信号进行驱动，其他两级电路仅需所述控制电路给定驱动即可。同时所述发电系统最高的电压不会超过所述工频翻转电路输出的正弦电压，可以选用耐压等级较低的开关管，解决了现有技术效率低及系统复杂的问题。

值得说明的是，现有技术中采用LLC、Buck及工频翻转三者相结合的方案，不仅系统较复杂，且为保证PV宽范围运行需引入LLC变频控制或者引入较高的母线电压。

而本实施例所述的发电系统，控制电路104引入了一种带逐波限流的变环宽滞环控制，可根据瞬时电流大小和系统功率大小优化环宽，以达到平衡损耗和输出波形的效果，进而实现对整个系统的优化设计。

本发明另一实施例还提供了另外一种发电系统，如图1所示，包括：

输入端与直流源的输出端相连的半波变换电路101；

输入端与半波变换电路101的输出端相连的直流变压器102；

输入端与直流变压器102的输出端相连的工频翻转电路103；

分别与半波变换电路101、直流变压器102及工频翻转电路103相连的控制电路104。

优选的，半波变换电路101为：Buck电路、Boost-Buck串联电路及Cuk电路中的任意一种，或者由Buck电路、Boost-Buck串联电路及Cuk电路进行并联、交错并联或级联；所述半波变换电路中的整流管为二极管或者MOSFET。

优选的，直流变压器102中的高频变压器的原副边均至少包括一个绕组；所述直流变压器中的高频逆变桥臂为全桥或者半桥的二电平电路或多电平电路；所述直流变压器中的高频整流桥为半波整流、全波整流、全桥整流或者倍压整流结构中的任意一种。

优选的，工频翻转电路103为全桥逆变电路。

工频翻转电路103由于只有很小的导通损耗，效率也很高。

以半波变换电路101为带同步整流功能的Buck电路、直流变压器102的高频变压器原边为全桥电路、副边则为全桥整流电路、工频翻转电路103采用全桥结构为例进行说明，如图2所示，控制电路104采用数字信号处理模块处理的数字部分和模拟电路部分共同构成的数模混合方案，105为PV源或其它具备直流源特性的发电单元；106为交流源或者电网。

优选的，所述控制电路如图3所示，包括：

分别与所述半波变换电路、所述直流变压器及所述工频翻转电路相连的数字信号处理模块201；

分别与数字信号处理模块201的输出端、所述半波变换电路的输出端和所述工频翻转电路的输出端相连的滞环控制模块202；

分别与所述半波变换电路、所述直流变压器、所述工频翻转电路、数字信号处理模块201及滞环控制模块202相连的逐波限流模块203。

数字信号处理模块201执行最大功率点跟踪算法和锁相环运算，再根据所述最大功率点跟踪算法和锁相环运算的结果进行变环宽及修正补偿，生成输出脉冲宽度调制信号；

滞环控制模块202根据所述变环宽及修正补偿的结果进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路。

优选的，滞环控制模块202还用于根据所述工频翻转电路的输出电流i_grid及预设的门限值i_{grid_th}，生成并输出逐波限流使能信号En。

所述控制电路如图3所示，还包括：

逐波限流模块203根据数字信号处理模块201生成的脉冲宽度调制信号及滞环控制模块202输出的逐波限流使能信号En，在发生瞬时过流时实现逐波限流。

在具体的应用中，数字信号处理模块201可用DA口或者脉冲宽度调制口输出加合适的低通滤波环节构成；数字信号处理模块201可定频工作于20kHz。

优选的，如图3所示，数字信号处理模块201包括：

分别与所述半波变换电路、所述直流变压器及所述工频翻转电路相连的最大功率点跟踪211；

与所述工频翻转电路相连的锁相环212；

分别与最大功率点跟踪211、锁相环212及所述工频翻转电路的输入端相连的补偿模块213。

最大功率点跟踪211可以采用图2中的工频翻转电路103的输出电压v_ac和输入电流i_bus，或者工频翻转电路103的输出电压v_ac和输出电流i_grid，或者工频翻转电路103的输入电压v_bus和输入电流i_bus，或者半波变换电路101的输出电压v_dc和输出电流i_buck执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值I_m ^*；锁相环212根据所述工频翻转电路的输出电压v_ac得到电网相角θ；补偿模块213根据所述电网相角θ、预设的相位补偿角Δθ、所述半波变换电路中电感电流的参考幅值I_m ^*和所述工频翻转电路的输出电流i_grid进行变环宽及修正补偿，得到电流上下限值i_{buck_H} ^*和i_{buck_L} ^*。

优选的，所述滞环控制模块如图4所示，包括：

正相输入端与所述数字信号处理模块相连的第一比较器Q1；第一比较器Q2的反相输入端与所述半波变换电路的输出端相连；

正相输入端与第一比较器Q1的反相输入端相连的第二比较器Q2；第二比较器Q2的反相输入端与数字信号处理模块相连；

R端与第一比较器Q1的输出端相连的RS触发器301，RS触发器301的S端与第二比较器Q2的输出端相连；

接收所述工频翻转电路的输出电流的绝对值|i_grid|及预设的门限值i_{grid_th}的第三比较器Q3，第三比较器Q3的输出端与所述逐波限流模块相连，输出所述逐波限流使能信号En；

输入端与RS触发器301的输出端及第三比较器Q3的输出端相连的逻辑处理模块302，逻辑处理模块302的输出端输出所述驱动信号至所述半波变换电路。

第三比较器Q3检测所述工频翻转电路的输出电流的绝对值|i_grid|，与预设的门限值i_{grid_th}进行比较，发生瞬时过流时实现逐波限流，并同步封锁所有单元的驱动信号。

逻辑处理模块302主要由死区生成环节和使能处理环节组成。

在具体的实际应用中，RS触发器301也可以由两个交叉耦合的与非门来实现，此处并不做具体限定。第三比较器Q3可以接收所述工频翻转电路的输出电流的绝对值|i_grid|及预设的门限值i_{grid_th}，或者也可以接收所述工频翻转电路的输入电流i_bus及预设的门限值i_{grid_th}，此处不做具体限定，视其具体应用环境而定。

值得说明的是，在具体的实际应用中，所述工频翻转电路的输入电流i_bus和所述工频翻转电路的输出电流i_grid是想表达同一个量，不需要同时采样。采样所述工频翻转电路的输入电流i_bus可以采用共地的电阻采样，采样电路简单可靠，但不如采样所述工频翻转电路的输出电流i_grid精确；但是采样所述工频翻转电路的输出电流i_grid则需要差分或者隔离处理，采样电路相对较为复杂。

本发明另一实施例还提供了一种发电系统的控制方法，如图5所示，包括：

S101、半波变换电路接收并根据驱动信号将直流源输出的直流电压高频变换为正弦半波电压；

S102、直流变压器接收并根据第一给定驱动对所述正弦半波电压进行高频隔离和电压变换；

S103、工频翻转电路接收并根据第二给定驱动将所述直流变压器输出的电压逆变成标准正弦电压并输出；

S104、生成并输出所述第一给定驱动和所述第二给定驱动，并执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值，并根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路。

具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

优选的，如图6所示，步骤S104包括：

S201、数字信号处理模块执行最大功率点跟踪算法和锁相环运算，再根据所述最大功率点跟踪算法和锁相环运算的结果进行变环宽及修正补偿，生成并输出脉冲宽度调制信号；

S202、滞环控制模块根据所述变环宽及修正补偿的结果进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路。

优选的，如图6所示，步骤S104还包括：

S203、所述滞环控制模块根据所述工频翻转电路的输出电流i_grid及预设的门限值i_{grid_th}，生成并输出逐波限流使能信号；

S204、逐波限流模块根据所述数字信号处理模块生成的脉冲宽度调制信号及所述滞环控制模块输出的逐波限流使能信号，在发生瞬时过流时实现逐波限流。

具体的工作原理与上述实施例相同，此处不再赘述。

优选的，如图7所示，步骤S201包括：

S301、最大功率点跟踪执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值I_m ^*；

S302、锁相环根据所述工频翻转电路的输出电压v_ac得到电网相角θ；

S303、补偿模块根据所述电网相角θ、预设的相位补偿角Δθ、所述半波变换电路中电感电流的参考幅值I_m ^*和所述工频翻转电路的输出电流i_grid进行变环宽及修正补偿，得到电流上下限值i_{buck_H} ^*和i_{buck_L} ^*。

S303中的修正主要针对级联拓扑中间环节引入的相位延时，需要在电网相角上补偿Δθ作为I_ref ^*的相角，以保证并网电流单位功率因数；补偿主要针对中间环节引入的谐波(如励磁电流和电网电压畸变等)。

优选的，步骤S202和S203包括：

第一比较器比较所述变环宽及修正补偿的结果中所述数字信号处理模块输出的电流上限值i_{buck_H} ^*和所述半波变换电路的输出电流i_buck；

第二比较器比较所述半波变换电路的输出电流i_buck和所述变环宽及修正补偿的结果中所述数字信号处理模块输出的电流下限值i_{buck_L} ^*；

RS触发器根据所述第一比较器和所述第二比较器的比较结果生成触发信号；

第三比较器比较所述工频翻转电路的输出电流i_grid和预设的门限值i_{grid_th}，生成并输出逐波限流使能信号；

逻辑处理模块，接收并根据所述触发信号，进行滞环控制，生成并输出所述半波变换电路的驱动信号。

优选的，步骤S303包括：

根据所述电网相角θ与预设的相位补偿角Δθ进行求和后，再求得和数的正弦函数；

根据所述和数的正弦函数及所述半波变换电路中电感电流的参考幅值I_m ^*，做乘积求得电流参考值I_ref ^*；

根据所述工频翻转电路的输出电流i_grid，进行谐波提取，求得所述工频翻转电路的输出电流i_grid的谐波i_Har；

对所述工频翻转电路的输出电流i_grid的谐波i_Har进行PID调节，求得电流调节值i_com；

对所述电流参考值I_ref ^*和所述电流调节值i_com，求和得到电流参考瞬时值i_buck ^*；

对所述电流参考瞬时值i_buck ^*进行变环宽处理，得到电流上下限值i_{buck_H} ^*和i_{buck_L} ^*。

具体的逻辑框图如图8所示：采用电感电流的参考幅值I_m ^*作为环宽调整的输入值，电感电流的参考幅值I_m ^*越大整体环宽越宽，该系数由常数K_hy1决定，且位于正弦峰值处的环宽大于靠近过零点处的环宽，增大的倍数由常数K_hy2决定；此时环宽I_hy可描述如下：

I_hy＝I_m ^*×K_hy2×(1+K_hy1×t) 0<t≤T₀/4；

I_hy＝I_m ^*×K_hy2×(1+K_hy1×(T₀/2-t)) T₀/4<t≤T₀/2；

i_{buck_H} ^*＝I_buck ^*+I_hy+ΔI；

i_{buck_L} ^*＝I_buck ^*-I_hy+ΔI；

ΔI≥min(I_hy)＝I_m ^*×K_hy2。

其中，T₀为交流源的工频周期；ΔI为信号抬升值，用于保证所述数字信号处理模块输出值为全正，同时所述半波变换电路的输出电流i_buck的采样电路也需抬升相同的数值，这样做有利于过零点附近的电流采样精度。此外，常数K_hy1和K_hy2也可以根据电感电流的参考幅值I_m ^*大小进行分段处理以优化不同功率下的系统损耗和并网电流波形。

得到的环宽波形如图9所示；另外，为了进一步优化效率，可以将环宽分为更多段，此时环宽I_hy可描述如下：

I_hy＝I_m ^*×K_hy2×(1+K_hy11×t) 0<t≤T₀/4；

I_hy＝I_m ^*×K_hy2×[1+K_hy11×K_t×T₀+K_hy12×(t-K_t×T₀)] (K_t×T₀)<t≤T₀/2；

I_hy＝I_m ^*×K_hy2×[1+K_hy11×K_t×T₀+K_hy12×(T₀/2-K_t×T₀-t)] (K_t×T₀)<t≤T₀/2；

I_hy＝I_m ^*×K_hy2×[1+K_hy11×(T₀/2-t)) 0<t≤T₀/4；

其中，常数K_hy11和K_hy12用于控制环宽形状，可以是正数也可以是负数，K_t为用于控制环宽形状变化的切换点的常数。

得到的环宽波形如图10和图11所示；这种控制下的环宽可适当增加电流峰值处的频率以减小电感峰值电流，从而进一步优化效率。同样，常数K_hy11、K_hy12和K_hy2均可以根据电感电流的参考幅值I_m ^*大小进行分段处理以优化不同功率下的系统损耗和并网电流波形。

环宽波形也可选择其它类似的线性或非线性曲线，优选的，保证其T₀/4处宽度大于T₀/2处宽度的曲线即可。

值得说明的是，步骤S504中在对所述工频翻转电路的输出电流i_grid的谐波i_Har进行PID调节后，还包括：以所述半波变换电路的输出电压v_dc作为前馈，再相加求得所述电流调节值i_com。

如此图8所示的电流调节值i_com，则为对所述工频翻转电路的输出电流i_grid的谐波i_Har进行PID调节后，与所述半波变换电路的输出电压v_dc的和，可以改善补偿作用。

本发明中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上仅是本发明的优选实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种发电系统，其特征在于，包括：

输入端与直流源的输出端相连的半波变换电路，用于接收并根据驱动信号将所述直流源输出的直流电压高频变换为正弦半波电压；

输入端与所述半波变换电路的输出端相连的直流变压器，用于接收并根据第一给定驱动对所述正弦半波电压进行高频隔离和电压变换；

输入端与所述直流变压器的输出端相连的工频翻转电路，用于接收并根据第二给定驱动将所述直流变压器输出的电压逆变成标准正弦电压并输出；

分别与所述半波变换电路、所述直流变压器及所述工频翻转电路相连的控制电路，用于生成并输出所述第一给定驱动和所述第二给定驱动，并执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值，并根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路；

所述半波变换电路为：Buck电路、Boost-Buck串联电路及Cuk电路中的任意一种，或者由Buck电路、Boost-Buck串联电路及Cuk电路进行并联、交错并联或级联；所述半波变换电路中的整流管为二极管或者MOSFET；

所述直流变压器中的高频变压器的原副边均至少包括一个绕组；所述直流变压器中的高频逆变桥臂为全桥或者半桥的二电平电路或多电平电路；所述直流变压器中的高频整流桥为半波整流、全波整流或者倍压整流结构中的任意一种；

所述工频翻转电路为全桥逆变电路。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述控制电路包括：

分别与所述半波变换电路、所述直流变压器及所述工频翻转电路相连的数字信号处理模块，用于执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值及脉冲宽度调制信号；

分别与所述数字信号处理模块的输出端、所述半波变换电路的输出端和所述工频翻转电路的输出端相连的滞环控制模块，用于根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路。

3.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于，所述滞环控制模块包括：比较器和RS触发器。

4.根据权利要求2或3所述的发电系统，其特征在于，所述滞环控制模块还用于根据所述工频翻转电路的输出电流及预设的门限值，生成并输出逐波限流使能信号；

所述控制电路还包括：分别与所述半波变换电路、所述直流变压器、所述工频翻转电路、所述数字信号处理模块及所述滞环控制模块相连的逐波限流模块，用于根据所述数字信号处理模块生成的脉冲宽度调制信号及所述滞环控制模块输出的逐波限流使能信号，在发生瞬时过流时实现逐波限流。

5.一种发电系统的控制方法，其特征在于，包括：

半波变换电路接收并根据驱动信号将直流源输出的直流电压高频变换为正弦半波电压；

直流变压器接收并根据第一给定驱动对所述正弦半波电压进行高频隔离和电压变换；

工频翻转电路接收并根据第二给定驱动将所述直流变压器输出的电压逆变成标准正弦电压并输出；

控制电路生成并输出所述第一给定驱动和所述第二给定驱动，并执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值，并根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路；

所述半波变换电路为：Buck电路、Boost-Buck串联电路及Cuk电路中的任意一种，或者由Buck电路、Boost-Buck串联电路及Cuk电路进行并联、交错并联或级联；所述半波变换电路中的整流管为二极管或者MOSFET；

所述直流变压器中的高频变压器的原副边均至少包括一个绕组；所述直流变压器中的高频逆变桥臂为全桥或者半桥的二电平电路或多电平电路；所述直流变压器中的高频整流桥为半波整流、全波整流或者倍压整流结构中的任意一种；

所述工频翻转电路为全桥逆变电路。

6.根据权利要求5所述的发电系统的控制方法，其特征在于，所述控制电路执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值，并根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路包括：

数字信号处理模块执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值及脉冲宽度调制信号；

滞环控制模块根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述驱动信号至所述半波变换电路。

7.根据权利要求6所述的发电系统的控制方法，其特征在于，所述发电系统的控制方法还包括：

所述滞环控制模块根据所述工频翻转电路的输出电流及预设的门限值，生成并输出逐波限流使能信号；

逐波限流模块根据所述数字信号处理模块生成的脉冲宽度调制信号及所述滞环控制模块输出的逐波限流使能信号，在发生瞬时过流时实现逐波限流。

8.根据权利要求6所述的发电系统的控制方法，其特征在于，所述数字信号处理模块执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，执行锁相环运算，计算得到电网相角，再根据所述电感电流的参考幅值和所述电网相角进行变环宽及修正补偿，生成并输出电流上下限值包括：

最大功率点跟踪模块执行最大功率点跟踪算法，计算得到所述半波变换电路中电感电流的参考幅值；

锁相环根据所述工频翻转电路的输出电压得到电网相角；

补偿模块根据所述电网相角、预设的相位补偿角、所述半波变换电路中电感电流的参考幅值和所述工频翻转电路的输出电流进行变环宽及修正补偿，得到电流上下限值。

9.根据权利要求7所述的发电系统的控制方法，其特征在于，所述滞环控制模块根据所述电流上下限值进行滞环控制，生成所述半波变换电路的驱动信号，并根据所述工频翻转电路的输出电流及所述预设的门限值，生成并输出逐波限流使能信号包括：

第一比较器比较所述电流上下限值中的电流上限值和所述半波变换电路的输出电流；

第二比较器比较所述半波变换电路的输出电流和所述电流上下限值中的电流下限值；

RS触发器根据所述第一比较器和所述第二比较器的比较结果生成触发信号；

第三比较器比较所述工频翻转电路的输出电流和预设的门限值，生成并输出逐波限流使能信号；

逻辑处理模块，接收并根据所述触发信号，进行滞环控制，生成并输出所述半波变换电路的驱动信号。

10.根据权利要求8所述的发电系统的控制方法，其特征在于，所述补偿模块根据所述电网相角、预设的相位补偿角、所述半波变换电路中电感电流的参考幅值和所述工频翻转电路的输出电流进行变环宽及修正补偿，得到电流上下限值包括：

根据所述电网相角与预设的相位补偿角进行求和后，再求得和数的正弦函数；

根据所述和数的正弦函数及所述半波变换电路中电感电流的参考幅值，做乘积求得电流参考值；

根据所述工频翻转电路的输出电流，进行谐波提取，求得所述工频翻转电路的输出电流的谐波；

对所述工频翻转电路的输出电流的谐波进行PID调节，求得电流调节值；

对所述电流参考值和所述电流调节值，求和得到电流参考瞬时值；

对所述电流参考瞬时值进行变环宽处理，得到电流上下限值。