CN108169596A - 一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统及应用所述校准系统进行校准的方法 - Google Patents

一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统及应用所述校准系统进行校准的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统及应用所述校准系统进行校准的方法，所述校准系统包括MCU，光伏组件、输入电容、母线电容、输入电流传感器、BOOST电感、BOOST功率管、二极管和逆变电路部件，其中，输入电流传感器、BOOST电感、BOOST功率管、二极管组成母线BOOST升压电路，输入电容与光伏组件并联，母线电容与逆变母线并联，MCU输入电压AD采样点分别位于输入电容和母线电容两端。本发明同时还公开了利用该系统进行校准的方法。所述通过对光伏逆变器输入电流通道上的零点偏移进行校准，消除了系统的零点误差，提高了光伏逆变器输入电流检测通道检测的准确度。

Description

一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统及应用所述校准系 统进行校准的方法
技术领域
本发明涉及一种输入电流通道的校准系统及应用所述校准系统进行校准的方法，特别涉及一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统及应用所述校准系统进行校准的方法。
背景技术
目前使用的光伏逆变器需要检测光伏组件的输入电流，以便进行输入功率计算及MPPT控制，输入电流检测精度直接影响逆变器控制的性能，由于电流传感器，检测电路及采样通道存在零点偏移误差，因此在逆变器开机之后，对输入电流检测通道进行零点校准非常必要。
由于光伏并网逆变器自身辅助电源在逆变母线取电，逆变器上电后，自身辅助电源也有一定功耗，导致逆变器输入电流不为零，加之自身辅助电源的输入功率随逆变器工作状态变化，因而不能进行相应通道的零点校准。
发明内容
本发明的目的是为解决上述问题，提供一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统及应用所述校准系统进行校准的方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统，包括MCU，光伏组件（PV）、输入电容（C1）、母线电容C2、输入电流传感器H1、BOOST电感L1、BOOST功率管Q1、二极管D1和逆变电路部件，其特征在于，所述输入电容C1并联在光伏组件PV两端，所述输入电流传感器H1的电流输入端与光伏组件PV正极连接，所述输入电流传感器H1的电流输出端与BOOST电感L1一端连接，所述BOOST电感L1另一端与BOOST功率管Q1的集电极相连，所述BOOST功率管Q1的发射极与光伏组件PV负极相连，所述BOOST功率管Q1的基极通过MCU的PWM端口进行控制，所述二极管D1的正极与BOOST电感L1和BOOST功率管Q1的集电极相连，所述二极管D1的负极接入逆变母线正极，所述光伏组件PV负极与逆变负极相连，所述母线电容C2与逆变母线并联；所述MCU输入电压AD采样点位于输入电容C1两端，MCU母线电压AD采样点位于母线电容C2两端。
优选地，所述输入电容C1为耐压值1000V的薄膜电容，电容值为10uF。
优选地，所述输入电流传感器H1的精度为1%。
优选地，所述MCU为8/16/32位单片机，通过MCU输出PWM控制BOOST功率管Q1的开启/关闭。
优选地，所述MCU对输入电压和母线电压进行AD采样精度为10/12/16位。
一种应用所述校准系统进行校准的方法，包括以下具体步骤如下：
（1）光伏逆变器启动；
（2）通过MCU输出PWM控制BOOST功率管Q1的基极对母线电容进行充电，使母线电压上升至高于输入电压；
（3）通过MCU输出PWM控制BOOST功率管Q1的基极，停止对母线电容进行充电;
（4）在母线电压下降至最高输入电压值之前，MCU的AD采样电路快速采集各输入通道的电压，保存为零点静态偏差；
（5）系统正常工作时，用AD采样的电压值减去零点静态偏差，得到校准后的采样值；
（6）利用校准后的采样值通过计算得到光伏逆变器输入电流。
优选地，所述步骤2中母线电压上升高于输入电压100V。
优选地，所述步骤4中的MCU快速采集各输入通道的电压为n次（n≥2），采样频率为10K/S，取平均值后保存为零点静态偏差。一般取n=32时，精度和响应时间较好。
优选地，所述光伏逆变器启动，为冷启动，即光伏逆变器从停止到启动。
优选地，所述光伏逆变器启动，为热启动，即光伏逆变器从正常工作状态，短时停止再到启动。
本发明的有益效果是，通过对光伏逆变器输入电流通道上的零点偏移进行校准，消除了系统输入电流通道上的零点误差，提高了光伏逆变器输入电流检测通道检测的准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图只是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明系统电路图，
图2为输入电压，母线电压及Q1管驱动波形图。
其中，PV. 光伏组件， C1. 输入电容，C2. 母线电容，H1. 输入电流传感器，L1.BOOST电感，Q1. BOOST功率管，D1. 二极管，Q2~Q7. 逆变电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本实施例中一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统，包括MCU，光伏组件PV、输入电容C1、母线电容C2、输入电流传感器H1、BOOST电感L1、BOOST功率管Q1、二极管D1和逆变电路部件，所述输入电容C1并联在光伏组件PV两端，输入电流传感器H1的电流输入端与光伏组件PV正极连接，输入电流传感器H1的电流输出端与BOOST电感L1一端连接，BOOST电感L1另一端与BOOST功率管Q1的集电极相连，BOOST功率管Q1的发射极与光伏组件PV负极相连，BOOST功率管Q1的基极通过MCU进行控制，二极管D1的正极与BOOST电感L1和BOOST功率管Q1的集电极相连，二极管D1的负极接入逆变母线正极，光伏组件PV负极与逆变负极相连，母线电容C2与逆变母线并联；MCU输入电压AD采样点位于输入电容C1两端，MCU母线电压AD采样点位于母线电容C2两端。
在本实施例中，所述输入电容C1为耐压值1000V的薄膜电容，电容值为10uF，输入电源的电压采样稳定性较好，还能起到滤波的作用。
在本实施例中，所述输入电流传感器H1的精度为1%，光伏逆变器输入电流通道的校准系统的性价比较高。
在本实施例中，所述MCU可以为8/16/32位单片机任何之一均可满足要求，MCU通过PWM控制BOOST功率管Q1的开启/关闭。
在本实施例中，所述MCU的输入电压和母线电压的AD采样精度为10/12/16位任何之一均可满足要求，但AD的精度越高，校准后的系统也越精确。
本发明还提供一种应用所述校准系统进行校准的方法，具体实施步骤如下：
（1）光伏逆变器启动；
（2）通过MCU输出PWM控制BOOST功率管Q1的基极对母线电容进行充电，使母线电压上升至高于输入电压；
（3）通过MCU输出PWM控制BOOST功率管Q1的基极停止对母线电容进行充电;
（4）在母线电压下降至输入电压值之前，MCU的AD采样电路快速采集输入通道的电压，保存为零点静态偏差；
（5）系统正常工作时，用AD采样的电压值减去零点静态偏差，得到校准后的采样值；
（6）利用校准后的采样值通过计算得到光伏逆变器输入电流。
在本实施例中，所述步骤2中母线电压上升高于输入电压100V，母线电容能够维持在校准时间内辅助电源能量由母线电容提供。
在本实施例中，所述步骤4中的MCU快速采集各输入通道的电压为n次（n≥2），采样频率为10K/S，取平均值后保存为零点静态偏差。一般取n=32时，精度和响应时间较好，比单次采样更准确。
在本实施例中，所述逆变器启动，为冷启动，应用于光伏逆变器开机校准。
在本实施例中，所述逆变器启动，为热启动，应用于光伏逆变器长期工作中的校准。
在图2中更好地示意了实施例中的步骤（2）、（3）和（4）电压变化过程，假设输入电压与母线电压初始值为V0，t0~t1时间内，通过MCU的 PWM控制BOOST功率管Q1使母线电压上升至V1，t1~t2时间内，通过MCU的 PWM控制BOOST功率管Q1关闭，进行输入通道零点电压采样，由于自身辅助电源的作用，母线电压缓慢下降，在母线电压大于输入电压期间，输入通道电流为零，因此能够准确进行电流通道零点校准。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统，包括MCU，光伏组件（PV）、输入电容（C1）、母线电容（C2）、输入电流传感器（H1）、BOOST电感（L1）、BOOST功率管(Q1)、二极管（D1）和逆变电路部件，其特征在于，所述输入电容（C1）并联在光伏组件（PV）两端，所述输入电流传感器（H1）的电流输入端与光伏组件（PV）正极连接，所述输入电流传感器（H1）的电流输出端与BOOST电感（L1）一端连接，所述BOOST电感（L1）另一端与BOOST功率管(Q1)的集电极相连，所述BOOST功率管(Q1)的发射极与光伏组件（PV）负极相连，所述BOOST功率管(Q1)的基极通过MCU的PWM端口进行控制，所述二极管（D1）的正极与BOOST电感（L1）和BOOST功率管(Q1)的集电极相连，所述二极管（D1）的负极接入逆变母线正极，所述光伏组件（PV）负极与逆变负极相连，所述母线电容（C2）与逆变母线并联；所述MCU输入电压AD采样点位于输入电容（C1）两端，MCU母线电压AD采样点位于母线电容（C2）两端。
2.如权利要求1所述的一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统，其特征在于：所述输入电容（C1）为耐压值1000V的薄膜电容，电容值为10uF。
3.如权利要求1所述的一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统，其特征在于：所述输入电流传感器（H1）的精度为1%。
4.如权利要求1所述的一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统，其特征在于：所述MCU为8/16/32位单片机，通过MCU输出PWM控制BOOST功率管(Q1)的开启/关闭。
5.如权利要求1所述的一种光伏逆变器输入电流通道的校准系统，其特征在于：所述MCU的输入电压和母线电压的AD采样精度为10/12/16位。
6.一种应用如权利要求1-5中任意一所述校准系统进行校准的方法，其特征是，步骤如下：
（1）光伏逆变器启动；
（2）通过MCU输出PWM控制BOOST功率管（Q1）的基极对母线电容进行充电，使母线电压上升至高于输入电压；
（3）通过MCU输出PWM控制BOOST功率管（Q1）的基极停止对母线电容进行充电;
（4）在母线电压下降至最高输入电压值之前，MCU的AD采样电路快速采集各输入通道的电压，保存为零点静态偏差；
（5）系统正常工作时，用AD采样的电压值减去零点静态偏差，得到校准后的采样值；
（6）利用校准后的采样值通过计算得到光伏逆变器输入电流。
7.如权利要求6所述的一种应用所述校准系统进行校准的方法，其特征在于：所述步骤2中母线电压上升高于输入电压100V。
8.如权利要求6所述的一种应用所述校准系统进行校准的方法，其特征在于：所述步骤4中MCU的AD采样电路采集输入通道的电压为32次，采样频率为10K/S，取平均值后保存为零点静态偏差。
9.如权利要求6所述的一种应用所述校准系统进行校准的方法，其特征在于：所述逆变器启动，为冷启动。
10.如权利要求6所述的一种应用所述校准系统进行校准的方法，其特征在于：所述逆变器启动，为热启动。
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