CN106505864B - 太阳能电池阵列模拟器的控制方法和装置 - Google Patents

太阳能电池阵列模拟器的控制方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106505864B
CN106505864B CN201610990068.8A CN201610990068A CN106505864B CN 106505864 B CN106505864 B CN 106505864B CN 201610990068 A CN201610990068 A CN 201610990068A CN 106505864 B CN106505864 B CN 106505864B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bridge arm
switching tube
solar battery
battery array
array simulator
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.)
Active
Application number
CN201610990068.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106505864A (zh
Inventor
冯金生
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.)
East Group Co Ltd
Original Assignee
East Group Co Ltd
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 East Group Co Ltd filed Critical East Group Co Ltd
Priority to CN201610990068.8A priority Critical patent/CN106505864B/zh
Publication of CN106505864A publication Critical patent/CN106505864A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106505864B publication Critical patent/CN106505864B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及太阳能电池阵列模拟器的技术领域，尤其涉及太阳能电池阵列模拟器的控制方法，若太阳能阵列模拟器的输出功率高于预设值，则输出电压纹波会随着电感电流进入连续模式和负载增大而消耗掉，关闭各桥臂中接在电压的两个输出端之间一侧的开关管，导通另一侧的开关管，从而使电流经导通的一侧开关管输出，这样就可以既不影响整机效率又减少一半的开关损耗。对于本发明给出的控制方法中的步骤，可以建立功能模块，组合成功能模块构架，主要通过存储在计算机可读存储介质中的计算机程序来实现。

Description

太阳能电池阵列模拟器的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及太阳能电池阵列模拟器的技术领域，尤其涉及太阳能电池阵列模拟器的控制方法。对于本发明给出的控制方法中的步骤，可以建立功能模块，组合成功能模块构架，主要通过存储在计算机可读存储介质中的计算机程序来实现。
背景技术
近年来，随着新能源发电领域爆炸式的增长以及对各设备成本的控制越来越严格，集中式光伏逆变器的功率等级和功率密度越做越大。为适应这种高功率密度的集中式逆变器的测试需要，大功率太阳能电池阵列模拟器必不可少。太阳能阵列模拟器在空载或电感电流断续模式下，由于电流采样电路存在电流采样偏差，导致输出占空比偏差，因此造成输出电压纹波的问题。在现有技术中，通过桥臂的正负母线侧的开关管互补导通，给输出电压提供纹波释放回路，从而消除空载或电感电流断续模式下的输出电压纹波。但是也带来新的问题——由于正负母线侧的开关管都需要导通，这无疑是增加了开关损耗。
发明内容
本发明的目的是提供太阳能电池阵列模拟器的控制方法，其在大功率输出时，减少开关损耗。
发明思路：发明人经研究发现当太阳能阵列模拟器中小功率输出时，即使正负母线侧的开关管都导通所带来的开关损耗也不大，而当太阳能阵列模拟器大功率输出时，输出电压纹波会随着电感电流进入连续模式和负载增大而消耗掉，采用桥臂的正负母线侧的开关管互补导通的方法反而会影响阵列模拟器的整机效率和较大的增加了开关损耗。为此，发明人想到了在太阳能阵列模拟器大功率输出下，关闭各桥臂的正母线侧开关管或负母线侧开关管，这样就可以减少一半的开关损耗。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
太阳能电池阵列模拟器的控制方法，太阳能电池阵列模拟器包括电流采样电路和桥臂电路，桥臂电路设置有至少两条桥臂，各桥臂并联连接在正母线与负母线之间，每条桥臂包括相串联的正母线侧开关管和负母线侧开关管，该控制方法包括：
电流采样输出步骤：根据电流采样电路的采样结果来控制桥臂电路进行电流输出，其中执行步骤A.各桥臂的正负母线侧的开关管互补导通以消除因电流采样电路采样不准确而产生的电压纹波，
电流采样输出步骤具体地，若太阳能电池阵列模拟器的输出功率高于预设值，则不执行步骤A，改为执行步骤B.关闭各桥臂中接在电压的两个输出端之间一侧的开关管，导通另一侧的开关管。
其中，桥臂电路设置有三条桥臂。
其中，步骤B中，控制所述导通一侧的开关管的PWM信号的相位各自相差120度。
其中，步骤A是在空载或电感电流断续模式下执行的。
对于本发明给出的控制方法中的步骤，可以建立功能模块，组合成功能模块构架，主要通过存储在计算机可读存储介质中的计算机程序来实现。
有益效果：本发明太阳能电池阵列模拟器的控制方法，若太阳能阵列模拟器的输出功率高于预设值，则输出电压纹波会随着电感电流进入连续模式和负载增大而消耗掉，关闭各桥臂中接在电压输出端之间一侧的开关管，导通另一侧的开关管，从而使电流经导通的一侧开关管输出，这样就可以既不影响整机效率又减少一半的开关损耗。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是太阳能电池阵列模拟器的结构示意图。
图2是太阳能电池阵列模拟器的控制环路框图。
图3是太阳能电池阵列模拟器在中小功率输出时正负母线侧的开关管的PWM波形图。
图4是太阳能电池阵列模拟器在大功率输出时正负母线侧的开关管的PWM波形图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
太阳能电池阵列模拟器的结构示意图，如图1所示，包括三相交流输入接线端子Ua、Ub、Uc，三相交流输入经熔断器F1、F2和F3连接一体化副边分裂式十二脉冲变压器T。为节约成本和减少体积，变压器T包括三个较大的漏电感Li1、Li2和Li3，以作为十二脉冲整流PFC的输入电感。变压器T的两个副边输出分别接入三相全桥整流电路VD1和VD2，并且将三相全桥整流电路VD1和VD2的输出级联串联输出，以作为后级DC/DC的输入端。为滤除十二脉冲整流电压纹波，须接入较大的滤波电容C1，以及并联滤波电容C1的放电电阻R1。整流电压经过三相桥臂H1、H2、H3，以及电感L1、L2、L3进行DC/DC斩波输出，其中，三相桥臂由开关管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5和Q6六个IGBT组成，开关管Q1、Q3和Q5的一端均连接正母线Vbus+，其另一端分别经开关管Q2、Q4和Q6连接负母线Vbus-，即开关管Q1、Q3和Q5为正母线侧开关管，开关管Q2、Q4和Q6为负母线侧开关管。输出电压经电容C2滤波输出，该输出电压经电阻R2进行放电。电感L1、L2和L3分别通过电流霍尔CT1、CT2和CT3，输出电流Iout经电流霍尔CT4进行采样控制。
太阳能电池阵列模拟器的控制环路框图，如图2所示，控制环路包括输出电压外环、输出电流外环和电感电流内环控制，其中输出电压外环放置于毫秒级中断内，输出电流外环放置于PWM1中断内，电感电流内环放置于PWM1、PWM2和PWM3中断内。太阳能电池阵列模拟器中的DSP读取面板设置电压Vout_ref作为给定电压，采样当前输出电压(即电阻R2两端电压)Vout_fb作为反馈电压，DSP根据给定电压Vout_ref与反馈电压Vout_fb进行PI控制后作为电流外环的电流给定I，再根据电流给定I以及电流霍尔CT1、CT2、CT3、CT4所采样到的电流进行PI控制，并输出PWM1A、PWM1B和PWM1C分别控制正母线侧开关管Q1、Q3和Q5，最终使得输出电流按照PV特性曲线输出。
当太阳能电池阵列模拟器中小功率输出时，为解决太阳能电池阵列模拟器在空载或电感电流断续模式下造成输出电压纹波问题，通过桥臂的正负母线侧的开关管互补导通(即步骤A)，给输出电压提供纹波电压释放回路，从而消除空载或电感电流断续模式下的输出电压纹波，如取图1的正母线侧开关管Q1和负母线侧开关管Q2，负母线侧开关管Q2导通时，电压纹波可通过C2-L1-Q2-Vbus-形成释放回路。为了降低电感L1、L2和L3的电感值和体积，相同载波频率下有效减少输出电压纹波，相同控制动稳态特征下有效降低开关频率，减小整机损耗，电感L1、L2和L3移相交错并联，每相移相交错120度。本申请通过产生三个互差120度的PWM中断，从而产生三对互差120度的调制波形，这三个PWM中断分别控制负母线侧开关管Q2、Q4、Q6或正母线侧开关管Q1、Q3、Q5，如图3所示，这三个PWM中断分别控制正母线侧开关管Q2、Q4、Q6，三个PWM波上升沿时刻T1-T0＝T2-T1＝T3-T2＝1/3T，其中T为PWM中断周期。负母线侧开关管Q2、Q4、Q6分别与正母线侧开关管Q1、Q3、Q5经死区后互补导通。
当太阳能电池阵列模拟器大功率输出时，输出电压纹波会随着电感电流进入连续模式和负载增大而消耗掉，此时若采用桥臂的正负母线侧的开关管互补导通的方法反而会影响阵列模拟器整机效率，因此将PWM波形过渡到图4所示的单极性调制。该调制方式下，正母线侧开关管移相120度发波的方式不改变，将负母线侧开关管管驱动下拉为0，通过负母线侧开关管驱动的封锁(即步骤B)，可以减少一半IGBT的损耗。太阳能电池阵列模拟器根据负载的变化而切换调制方式，从而实现中小功率输出时输出电压电流的稳定和大功率输出时开关损耗的降低。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.太阳能电池阵列模拟器的控制方法，太阳能电池阵列模拟器包括电流采样电路和桥臂电路，桥臂电路设置有至少两条桥臂，各桥臂并联连接在正母线与负母线之间，每条桥臂包括相串联的正母线侧开关管和负母线侧开关管，该控制方法包括：
电流采样输出步骤：根据电流采样电路的采样结果来控制桥臂电路进行电流输出，其中执行步骤A.各桥臂的正负母线侧的开关管互补导通以消除因电流采样电路采样不准确而产生的电压纹波，
其特征在于，电流采样输出步骤具体地，若太阳能电池阵列模拟器的输出功率高于预设值，则不执行步骤A，改为执行步骤B.关闭各桥臂中的负母线侧开关管，导通各桥臂中的正母线侧开关管；或关闭各桥臂中的正母线侧开关管，导通各桥臂中的负母线侧开关管。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池阵列模拟器的控制方法，其特征在于，桥臂电路设置有三条桥臂。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池阵列模拟器的控制方法，其特征在于，步骤B中，控制所述导通一侧的开关管的PWM信号的相位各自相差120度。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池阵列模拟器的控制方法，其特征在于，步骤A是在空载或电感电流断续模式下执行的。
5.太阳能电池阵列模拟器的控制装置，太阳能电池阵列模拟器包括电流采样电路和桥臂电路，桥臂电路设置有至少两条桥臂，各桥臂并联连接在正母线与负母线之间，每条桥臂包括相串联的正母线侧开关管和负母线侧开关管，该控制装置包括：
电流采样输出装置：其根据电流采样电路的采样结果来控制桥臂电路进行电流输出，其中运行装置A.其控制各桥臂的正负母线侧的开关管互补导通以消除因电流采样电路采样不准确而产生的电压纹波，
其特征在于，所述电流采样输出装置具体地：若太阳能电池阵列模拟器的输出功率高于预设值，则不运行装置A，改为运行装置B.关闭各桥臂中的负母线侧开关管，导通各桥臂中的正母线侧开关管；或关闭各桥臂中的正母线侧开关管，导通各桥臂中的负母线侧开关管。
6.根据权利要求5所述的太阳能电池阵列模拟器的控制装置，其特征在于，桥臂电路设置有三条桥臂。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池阵列模拟器的控制装置，其特征在于，装置B控制所述导通一侧的开关管的PWM信号的相位各自相差120度。
8.根据权利要求5所述的太阳能电池阵列模拟器的控制装置，其特征在于，装置A是在空载或电感电流断续模式下运行的。
CN201610990068.8A 2016-11-10 2016-11-10 太阳能电池阵列模拟器的控制方法和装置 Active CN106505864B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610990068.8A CN106505864B (zh) 2016-11-10 2016-11-10 太阳能电池阵列模拟器的控制方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610990068.8A CN106505864B (zh) 2016-11-10 2016-11-10 太阳能电池阵列模拟器的控制方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106505864A CN106505864A (zh) 2017-03-15
CN106505864B true CN106505864B (zh) 2019-03-15

Family

ID=58323987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610990068.8A Active CN106505864B (zh) 2016-11-10 2016-11-10 太阳能电池阵列模拟器的控制方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106505864B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107102588B (zh) * 2017-05-25 2019-04-02 哈尔滨工业大学深圳研究生院 太阳能阵列模拟器控制外环的实现方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102857135A (zh) * 2011-06-29 2013-01-02 三菱电机株式会社 功率转换装置
US8350538B2 (en) * 2009-04-11 2013-01-08 Cuks, Llc Voltage step-down switching DC-to-DC converter
CN103762880A (zh) * 2014-01-24 2014-04-30 哈尔滨工业大学 单相全桥交错并联光伏并网逆变器
CN104155616A (zh) * 2014-08-12 2014-11-19 中国科学院电工研究所 一种光伏系统变流器测试平台
CN205647430U (zh) * 2016-03-20 2016-10-12 山东科技大学 数字式太阳能电池阵列模拟器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8350538B2 (en) * 2009-04-11 2013-01-08 Cuks, Llc Voltage step-down switching DC-to-DC converter
CN102857135A (zh) * 2011-06-29 2013-01-02 三菱电机株式会社 功率转换装置
CN103762880A (zh) * 2014-01-24 2014-04-30 哈尔滨工业大学 单相全桥交错并联光伏并网逆变器
CN104155616A (zh) * 2014-08-12 2014-11-19 中国科学院电工研究所 一种光伏系统变流器测试平台
CN205647430U (zh) * 2016-03-20 2016-10-12 山东科技大学 数字式太阳能电池阵列模拟器

Also Published As

Publication number Publication date
CN106505864A (zh) 2017-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102856916B (zh) 一种单相光伏逆变器无功控制方法及电路
CN107966626B (zh) 一种电力电子变压器功率模块测试系统
CN203405559U (zh) 电能回馈型电子负载
CN105322770B (zh) 直流微电网双向储能变换器的二次纹波电流抑制方法
CN104052079A (zh) 电能回馈型电子负载
CN102437772B (zh) 高频脉冲交流环节逆变器的双极性调制控制装置
CN104079029B (zh) 电能回馈型电池充放电与分容设备
CN103259282B (zh) 一种非隔离型及隔离型光伏并网逆变器软并网方法
CN101567573B (zh) 一种不间断电源及其控制方法
CN104638676A (zh) 一种交流串联光伏发电并网系统及其控制系统和方法
CN112467986A (zh) 一种单向llc谐振变换器及其变频控制方法、ipos直流变换器
CN205195587U (zh) 光伏并网变换器、光伏供电系统和电器
Mariappan et al. A novel single-stage solar inverter using hybrid active filter with power quality improvement
CN105337520A (zh) 光伏并网变换器、光伏供电系统和电器
CN201341025Y (zh) 配电网有源滤波及无功补偿装置
CN103151917A (zh) 微网储能复合双向三电平直流变换器占空比扰动控制方法
CN106505864B (zh) 太阳能电池阵列模拟器的控制方法和装置
Tang et al. Model predictive direct power control of energy storage quasi-Z-source grid-connected inverter
WO2023226317A1 (zh) 维也纳整流器的控制方法及系统
CN102664549B (zh) 一种基于功率器件开关分配的级联型逆变器电压平衡控制方法
CN107317343B (zh) 高效级联h桥型动态电压恢复器及其控制方法
CN213027802U (zh) 一种解耦电路
Fang et al. Study on PV micro-inverter with coupled inductors and double boost topology
Sun et al. A PV generation system based on centralized-distributed structure and cascaded power balancing mechanism for DC microgrids
CN201629576U (zh) 带有睡眠功能的有源电力滤波装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant