CN1988310A - 电流源型光伏并网系统及其控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电流源型光伏并网系统及其控制装置和方法。该系统利用单片机并根据三角载波和三角调制波调制生成高频脉宽信号，经高频驱动电路后驱动高频逆变器，同时根据电网电压过零点信号生成工频脉宽信号，经工频驱动电路后驱动工频逆变器，将光伏电池阵列的直流电压逆变成高频电压后输入到导抗变换器。导抗变换器输出的高频电流经高频变压器隔离和电流等级变换，再通过高频整流器整流及工频逆变器的逆变，最后通过低通滤波器滤波后并入单相电网。

Description

电流源型光伏并网系统及其控制装置和方法

技术领域

本发明涉及利用导抗变换器实现电流源型光伏并网系统及其控制装置和方法，特别是涉及具有改善并网电流谐波的高频逆变器的调制方法。

背景技术

传统的电流源型光伏并网逆变器通过串联一个电感L(单相并网，三相时共3个)实现并网馈电，由于一般电网频率较低(50Hz)，故该电感体积大，耗材多，损耗也大，这不利于装置的小型化和降低成本，抑制电流谐波的能力也较差。图2为传统单相电流型逆变器示意图；图3为传统单相电流型升压逆变器示意图；图4为传统三相电流型逆变器示意图。

导抗变换器是导纳-阻抗变换器的简称，在实现导纳-阻抗变换的同时，还可以实现电压源和电流源之间的变换。使用集中参数元件L、C构成的导抗变换器应用于电力电子中，可以实现装置小型化，减小能量传递过程中的损耗，是一种高效的能量传递装置。

因此，将导抗变换器和光伏并网逆变系统有机结合在一起，利用导抗变换器实现光伏系统电流型并网，具有算法简单，便于单片机实现，体积小，效率高，受电网影响小等优点。本发明的导抗变换器光伏并网发电控制系统和调制方法符合这一特点。

发明内容

一种电流型光伏并网发电系统，该系统包括光伏并网发电系统主电路，该主电路的高频逆变器采用单片机生成高频PWM脉冲信号，经高频驱动电路后驱动由半导体功率开关组成的高频逆变器，将直流电压逆变成高频电压，输出到导抗变换器；导抗变换器经过谐振变换，将上述高频电压变换成高频电流，并输出到高频变压器；高频变压器将导抗变换器输出的高频电流进行隔离和电流等级变换后输出到高频整流器；高频整流器将上述正负交变的电流整流成脉动直流电流后输出到工频逆变器；工频逆变器由单片机生成工频脉冲信号经工频驱动电路后驱动工频逆变器，将高频整流器整流输出的高频脉动直流电流逆变成含有高频谐波且其基波分量为电网频率的交流电流，然后输出到低通滤波器；低通滤波器对其输入电流进行低通滤波形成工频电流后并入到电网。

一种电流型光伏并网发电系统的调制方法，其中主要包括下述算法：三角载波和三角调制波调制生成高频PWM脉冲信号，经高频驱动电路后驱动高频逆变器，高频逆变器将直流电压逆变成高频电压，高频电压经导抗变换器谐振变换，生成具有正弦包络线的高频电流，用于减小并网电流谐波成分；另一方面，单片机根据电网电压过零信号生成工频脉冲信号，经工频驱动电路后驱动工频逆变器，并保证并网电流与电网电压的同步，以提高系统功率因数。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种电流源型光伏并网系统，包括一个高频逆变器、一个高频变压器和一个低通滤波器，其特征在于所述的高频逆变器将光伏电池阵列输入的直流电压逆变成高频电压输出到一个导抗变换器，所述的导抗变换器将高频电压变换成高频电流输出到所述的高频变压器，所述的高频变压器将高频电流经其隔离和电流等级变换后输出到一个高频整流器，所述的高频整流器将高频交流电流整流成高频脉动直流电流后输出到一个工频逆变器，所述的工频逆变器将高频脉动直流电流变换成含有高频谐波的工频电流后输出到所述的低通滤波器，所述的低通滤波器将含有高频谐波的工频电流进行低通滤波后并入单相电网。

上述的电流源型光伏并网系统中，所述高频逆变器的电路结构是：所述光伏电池阵列的正极连接到两个功率晶体管V₁、V₃的集电极即漏极，光伏电池阵列的负极连接到另两个功率晶体管V₂、V₄的发射极即源极，功率晶体管V₁的发射极即源极连接到功率晶体管V₂的集电极即漏极并输出到所述导抗变换器的一个输入端，功率晶体管V₃的发射极即源极连接到功率晶体管V₄的集电极即漏极并输出到所述导抗变换器的另一个输入端。

上述的电流源型光伏并网系统中，所述导抗变换器、高频变压器和高频整流器的电路结构是：所述高频逆变器的一个输出连接到一个电感L₁的a_L1端，另一个输出连接到一个电容C₁的b_c1端，电感L₁的b_L1端、电容C₁的a_c1端和一个电感L₂的a_L2端连接在一起，电感L₂的b_L2端连接到高频变压器的a_T端，电容C₁的b_c1端连接到高频变压器的b_T端，高频变压器的c_T端连接到一个二极管VD₅的阳极和另一个二极管VD₆的阴极，高频变压器的d_T端连接到一个二极管VD₇的阳极和另一个二极管VD₈的阴极，二极管VD₅的阴极和二极管VD₇的阴极连接在一起并输出到所述的工频逆变器，二极管VD₆的阳极和二极管VD₈的阳极连接在一起并输出到所述的工频逆变器。

上述的电流源型光伏并网系统中，所述工频逆变器的电路结构是：所述高频整流器的一个输出连接到一个功率晶体管V₅的集电极即漏极和另一个功率晶体管V₇的集电极即漏极，功率晶体管V₅的发射极即源极连接到一个二极管VD₉的阳极，功率晶体管V₇的发射极即源极连接到二极管VD₁₁的阳极；所述高频整流器的另一个输出连接到一个二极管VD₁₀的阴极和另一个二极管VD₁₂的阴极，二极管VD₁₀的阳极连接到功率晶体管V₆的发射极即源极，二极管VD₁₂的阳极连接到功率晶体管V₈的发射极即源极；二极管VD₉的阴极和功率晶体管V₆的集电极即漏极连接在一起并输出到所述低通滤波器，二极管VD₁₁的阴极和功率晶体管V₈的集电极即漏极连接在一起并输出到所述低通滤波器。

上述的电流源型光伏并网系统中，所述低通滤波器的电路结构是：所述工频逆变器的一个输出端连接到一个电容C₂的a_c2端和一个电感L₃的a_L3端，另一个输出端连接到电容C₂的b_c2端，电感L₃的b_L3端输出到所述单相电网的一个输入端，电容C₂的b_c2端输出到所述单相电网的另一个输入端。

一种用于上述电流源型光伏并网系统的控制装置，包括一个单片机，其特征在于：由一个电流传感器检测并入单相电网的并网电流i输入单片机，一个电压传感器测得光伏电池的电压E_d输入单片机，一个电网电压过零点检测器检测单相电网的电压过零点信号输入单片机，单片机还输入并网输出电流指令i^*。单片机有二路输出：一路输出高频脉冲信号经一个高频驱动电路去驱动上述的高频逆变器；另一路输出工频脉冲信号经一个工频驱动电路去驱动上述的工频逆变器；

上述单片机根据并网输出电流指令i^*，改变三角调制波的幅值，三角调制波与三角载波调制生成高频脉冲信号，并由单片机输出到高频驱动电路。高频驱动电路将其隔离和功率放大后驱动高频逆变器。

另一方面，电网电压过零点检测器检测出电网电压的过零点，并输出到单片机。单片机根据该过零点生成工频脉冲信号，并输出到工频驱动电路，工频驱动电路将其隔离和功率放大后驱动工频逆变器。

上述的高频驱动电路采用富士电机的EXB841、或日本英达的HR065、或日本三菱的M57962L、或夏普的PC923、或Agilent的HCPL-3120、或HCPL-316J、或美国IR公司的IR2110、或IR2130驱动电路。上述的工频驱动电路采用富士电机的EXB841、或日本英达的HR065、或日本三菱的M57962L、或夏普的PC923、或Agilent的HCPL-3120、或HCPL-316J、或美国IR公司的IR2110、或IR2130驱动电路。

一种用于电流源型光伏并网系统的控制方法，采用上述的控制装置进行控制，其特征在于控制步骤如下：

1)将电压传感器检测到的电流电压E_d和电流传感器检测到的并网电流i输入到单片机；

2)单片机根据下式计算出能够输出的电网电流I_G：

$I_G=\frac{{8E}_d}{{\mathrm{\π}}^2{\mathrm{NZ}}_0}\sin \mathrm{\ωt}$

式中ω为电网频率， $Z_0=\sqrt{L/C}$ 为谐振阻抗，N为变压器变比；

3)I_G与指令电流i^*比较：

①i^*＞L_G，逆变器(2)只输出最大电流I_G，并由单片机(12)报警提示已达到极限值；

②i^*≤I_G，则i^*与实际检测到的并网电流i比较：

i^*＞i，则通过增加调制深度M增大输出电流，即M+ΔM；

i^*＜i，则通过减小调制深度M减小输出电流，即M-ΔM；

将调整后的调制深度M与最大、最小限幅比较，若超过限幅值，将最大或最小限幅值送入调制深度M。

4)调用高频逆变器脉冲生成子程序，完成高频逆变器脉冲宽度计算及驱动信号生成；

5)判断是否捕捉到电网电压过零点信号：

①捕捉到电网电压过零点信号，调用工频逆变器脉冲生成子程序；

②没有捕捉到电网电压过零点信号，跳到步骤6)；

6)返回。

上述的高频逆变器脉冲生成子程序执行如下步骤：

1)根据电网频率计算前一次程序调用时刻到当前时刻并网电流运行角度差Δθ；

2)将上次并网电流运行角度θ加上角度差Δθ作为当前并网电流运行角度；

3)一旦计算得到的运行角度超过360°，将计算角度减去360°作为当前并网电流运行角度；

4)根据当前运行角度查三角波调制波表格，取出数据存入临时寄存器T_temp，将T_temp与M相乘得到当前运行脉冲宽度M′；

5)根据高频逆变器(2)载波频率，取载波周期Ts与M′相乘，将计算结果送入单片机比较寄存器；

6)由单片机(12)PWM脉冲生成单元生成脉冲信号；

7)脉冲个数计数器T加1，判断脉冲计数器的奇偶性。

①若是奇数，对单片机PWM脉冲生成器进行控制，强制关断V₂、V₃开关管，并使V₁、V₄开关管导通；

②若是偶数，强制关断V₁、V₄开关管，并使V₂、V₃开关管导通；

8)返回。

上述的工频逆变器脉冲生成子程序执行如下步骤：

1)保护现场，

2)判断电网电压是否为正半周：

①若是正半周，关断v₆、v₇开关管，并使v₅、v₈开关管导通；

②若不是正半周(即负半周)，关断v₅、v₈开关管，并使v₆、v₇开关管导通；

3)恢复现场，

4)返回。

附图说明

图1本发明的电流源型光伏并网系统及其控制装置。

图2是传统单相电流型逆变器示意图。

图3是传统单相电流型升压逆变器示意图。

图4是传统三相电流型逆变器示意图。

图5是T-LCL型导抗变换器示意图。

图6是本发明的光伏并网发电系统主电路。

图7是高频逆变器输出端的高频电压。

图8是传统的正弦波-正弦波PWM调制原理。

图9是三角波-三角波调制策略示意图。

图10是三角波-三角波调制策略和高频逆变器驱动信号。

图11是三角波-三角波调制导抗变换器输出端电流实验波形。

图12是光伏并网发电系统并网电流和电网电压实验波形。

图13是高频PWM脉冲生成的算法流程图。

图14是高频逆变器脉冲生成子程序框图。

图15是工频逆变器脉冲生成子程序框图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：(参见图1)

本电流源型光伏并网系统，包括一个高频逆变器2、一个高频变压器4和一个低通滤波器7，其特征在于所述的高频逆变器2将光伏电池阵列1输入的直流电压逆变成高频电压输出到一个导抗变换器3，所述的导抗变换器3将高频电压变换成高频电流输出到所述的高频变压器4，所述的高频变压器4将高频电流经其隔离和电流等级变换后输出到一个高频整流器5，所述的高频整流器5将高频交流电流整流成高频脉动直流电流后输出到一个工频逆变器6，所述的工频逆变器6将高频脉动直流电流变换成含有高频谐波的工频电流后输出到所述的低通滤波器7，所述的低通滤波器7将含有高频谐波的工频电流进行低通滤波后并入单相电网8。

上述的电流源型光伏并网系统中，其特征在于所述高频逆变器2的电路结构是：所述光伏电池阵列1的正极连接到功率晶体管V₁、V₃的集电极(漏极)，光伏电池阵列1的负极连接到功率晶体管V₂、V₄的发射极(源极)，功率晶体管V₁的发射极(源极)连接到功率晶体管V₂的集电极(漏极)并输出到所述导抗变换器3的一个输入端，功率晶体管V₃的发射极(源极)连接到功率晶体管V₄的集电极(漏极)并输出到所述导抗变换器3的另一个输入端。

上述的电流源型光伏并网系统中，其特征在于所述导抗变换器3、高频变压器4和高频整流器5的电路结构是：所述高频逆变器2的一个输出连接到电感L₁的a_L1端，另一个输出连接到电容C₁的b_c1端，电感L₁的b_L1端、电容C₁的a_c1端和电感L₂的a_L2端连接在一起，电感L₂的b_L2端连接到高频变压器的a_T端，电容C₁的b_c1端连接到高频变压器的b_T端，高频变压器的c_T端连接到二极管VD₅的阳极和二极管VD₆的阴极，高频变压器的d_T端连接到二极管VD₇的阳极和二极管VD₈的阴极，二极管VD₅的阴极和二极管VD₇的阴极连接在一起并输出到所述的工频逆变器6，二极管VD₆的阳极和二极管VD₈的阳极连接在一起并输出到所述的工频逆变器6。

上述的电流源型光伏并网系统中，其特征在于所述工频逆变器6的电路结构是：所述高频整流器5的一个输出连接到功率晶体管V₅的集电极(漏极)和功率晶体管V₇的集电极(漏极)，功率晶体管V₅的发射极(源极)连接到二极管VD₉的阳极，功率晶体管V₇的发射极(源极)连接到二极管VD₁₁的阳极；所述高频整流器5的另一个输出连接到二极管VD₁₀的阴极和二极管VD₁₂的阴极，二极管VD₁₀的阳极连接到功率晶体管V₆的发射极(源极)，二极管VD₁₂的阳极连接到功率晶体管V₈的发射极(源极)；二极管VD₉的阴极和功率晶体管V₆的集电极(漏极)连接在一起并输出到所述低通滤波器7，二极管VD₁₁的阴极和功率晶体管V₈的集电极(漏极)连接在一起并输出到所述低通滤波器7。

上述的电流源型光伏并网系统中，其特征在于所述低通滤波器7的电路结构是：所述工频逆变器6的一个输出端连接到电容C₂的a_c2端和电感L₃的a_L3端，另一个输出端连接到电容C₂的b_c2端，电感L₃的b_L3端输出到所述单相电网8的一个输入端，电容C₂的b_c2端输出到所述单相电网8的另一个输入端。

实施例二：(参见图1)

本电流型光伏并网发电系统的控制装置，包括一个单片机12，其特征在于由一个电流传感器9检测输出到单相电网8的并网电流i并输入单片机12，一个电压传感器14测得光伏电池1的电压E_d并输入单片机12，一个电网电压过零点检测器10检测单相电网8的电压过零点信号并输入单片机12，单片机12还输入并网输出电流指令i^*，单片机12有二路输出：一路输出高频脉冲信号经一个高频驱动电路13去驱动所述的高频逆变器2；另一路输出工频脉冲信号经一个工频驱动电路11去驱动所述的工频逆变器6；

所述的单片机12根据并网输出电流指令i^*，改变三角调制波的幅值，三角调制波与三角载波的调制后生成高频脉冲信号，并由单片机12输出到高频驱动电路13，高频驱动电路13将其隔离和功率放大后驱动高频逆变器2。

另一方面，电网电压过零点检测器10检测出电网电压的过零点，并输出到单片机12。单片机12根据该过零点生成工频脉冲信号，并输出到工频驱动电路11，工频驱动电路11将其隔离和功率放大后驱动工频逆变器7。

本电流源型光伏并网系统的控制方法和原理简述如下：

图5示出了由集中参数元件L、C构成的T-LCL型导抗变换器。其四端子表达式为

$\left[\begin{array}{c}{V}_1\\ I_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1-{\mathrm{\ω}}^2\mathrm{LC}& \mathrm{j\ωL}(2-{\mathrm{\ω}}^2\mathrm{LC})\\ \mathrm{j\ωC}& 1-{\mathrm{\ω}}^2\mathrm{LC}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_2\\ I_2\end{array}\right]---\left(1\right)$

当高频逆变器角频率等于谐振角频率，即 $\mathrm{\ω}=1/\sqrt{\mathrm{LC}}$ 时，式(1)简化为：

$\left[\begin{array}{c}{V}_1\\ I_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}0& {\mathrm{jZ}}_0\\ j/Z_0& 0\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_2\\ I_2\end{array}\right]---\left(2\right)$

$\{\begin{array}{c}{V}_1={\mathrm{jZ}}_0{I}_2\\ I_1={\mathrm{jV}}_2/Z_0\end{array}---\left(3\right)$

式中 $Z_0=\sqrt{L/C}$ 为谐振阻抗。从式(3)可以看出，导抗变换器输出电流不受负载影响，只与输入电压成正比，因此导抗变换器能实现电压源和电流源之间的变换。

图6示出了光伏并网发电系统主电路。表1示出了图6的各部分波形及计算公式。根据导抗变换器的特性，可以从光伏电池阵列两端直流电压E_d推导出并网电流I_G(见表1中①～⑦)。

①E_d是蓄电池两端电压；

②图7示出高频逆变器输出的高频电压。B点的PWM输出电压用傅里叶级数表示，取PWM电压波形为偶函数，并且左右对称，脉冲宽度为Dπ，推导得到B点电压傅里叶级数表达式(如表1中②)。其中sin项表示各谐波的振幅，cos项表示开关频率ω_s的奇数倍成分；

③导抗变换器是一种特殊的低通滤波器，它将电压源变换为电流源，所以C点电流是m＝1的谐振频率(开关频率ω_s)成份。由式(3)知道，该电流是电压的1/Z₀倍(见表1中③)；

④假设高频隔离变压器变比为1∶N，经变压器升压后，D点电流下降N倍(见表1中④)；

⑤经过VD₅～VD₈二极管整流后，取D点电流的绝对值得到E点电流(见表1中⑤)；

⑥通过工频逆变器V₅～V₈，在电网电压(角频率为ω)的过零点将π＜ωt＜2π的半周期反相(见表1中⑥)；

⑦经低通滤波器将ω_s成分的谐波滤除，对F点电流进行积分，由于 $\frac{1}{\mathrm{\π}}{\∫}_{-\frac{\mathrm{\π}}{2}}^{\frac{\mathrm{\π}}{2}}{\cos \mathrm{\ω}}_s\mathrm{tdt}=\frac{2}{\mathrm{\π}},$ 因此，馈送到电网的电流由光伏电池的输出直流电压E_d和占空比D决定，与电网电压无关(见表1中⑦)。

图9、图10为三角波-三角波调制示意图。假设调制波为三角波 $e_x=(V_B/\frac{\mathrm{\π}}{2})\mathrm{\ωt},$ 根据图9中三角形相似性，有D＝e_x/V_B，将其代入表1中⑦式，解得

$I_G=\frac{{8E}_d}{{\mathrm{\π}}^2{\mathrm{NZ}}_0}\·\sin \mathrm{\ωt}---\left(4\right)$

采用三角波-三角波调制模式后，可生成正弦波并网电流，而且此算法很容易实现。

图13、图14、图15示出单片机12具体算法流程图。单片机12上电运行后，首先进行参数初始化，然后查询并网运行指令，一旦接受到并网运行指令，单片机12执行高频PWM脉冲生成程序，进行高频逆变运行。

图13为高频PWM脉冲生成的算法流程图。

①电压传感器14检测到的直流电压E_d和电流传感器9检测到的并网电流i输入到单片机12；

②单片机12根据式(4)计算能够输出到电网的电流I_G；

③I_G与指令电流i^*比较，一旦指令电流超过逆变器2能够输出的最大并网电流I_G，逆变器2只输出最大电流I_G，并由单片机12报警提示已达到极限值。指令电流i^*与实际检测到的并网电流i比较，当指令电流大于实际电流i，则通过增加调制深度M增大输出电流，即M增加ΔM；如果指令电流小于实际电流i，则通过减小调制深度M减小输出电流，即M减小ΔM。将调整后的调制深度M与最大、最小限幅值进行比较；如果超过限幅值，将最大或最小限幅值送入调制深度M；然后调用高频逆变器脉冲生成子程序；如果未超过限幅值，直接调用高频逆变器脉冲生成子程序。

④调用高频逆变器脉冲生成子程序。

⑤判断是否捕捉到电网电压过零点信号：

捕捉到电网电压过零点信号，调用工频逆变器脉冲生成子程序；

没有捕捉到电网电压过零点信号，跳到步骤⑥；

⑥返回。

其高频逆变器脉冲生成子程序如图14所示，主要完成高频逆变器脉冲宽度计算及驱动信号生成。

①根据电网电压频率计算前一次程序调用时刻到当前时刻并网电流运行角度差Δθ；

②将上次并网电流运行角度θ加上角度差Δθ作为当前并网电流运行角度；

③一旦计算得到的运行角度超过360°，将计算角度减去360°作为当前并网电流运行角度；

④根据当前运行角度查三角波调制波表格，取出数据存入临时寄存器T_temp，将T_temp、M相乘得到当前运行脉冲宽度M’；

⑤根据高频逆变器载波频率，取载波周期T_S与M’相乘，将计算结果送入单片机比较寄存器；

⑥由单片机PWM脉冲生成单元生成脉冲信号；

⑦脉冲个数计数器加1，判断脉冲计数器的奇偶性，如果是奇数，对单片机PWM脉冲生成单元进行控制，强制关断V₂、V₃开关管，并使V₁、V₄开关管导通。如果是偶数，强制关断V₁、V₄开关管，并使V₂、V₃开关管导通；

⑧恢复现场，返回。

其工频逆变器脉冲生成子程序如图15所示，主要完成工频逆变器驱动信号生成。

①保护现场，

②判断电网电压是否为正半周：

若是正半周，关断v₆、v₇开关管，并使v₅、v₈开关管导通；

若不是正半周(即负半周)，关断v₅、v₈开关管，并使v₆、v₇开关管导通；

③恢复现场，

④返回。

实验结果举例

图11示出三角波-三角波调制导抗变换器输出端电流实验波形，而图12示出光伏并网发电系统并网电流和电网电压实验波形。可以看出，图11中导抗变换器输出电流包络线呈正弦波，图12中并网电流具有正弦性好、谐波含量少、功率因数高等特点。

表1

Claims (10)

1.一种电流源型光伏并网系统，包括一个高频逆变器(2)、一个高频变压器(4)和一个低通滤波器(7)，其特征在于所述的高频逆变器(2)将光伏电池阵列(1)输入的直流电压逆变成高频电压输出到一个导抗变换器(3)，所述的导抗变换器(3)将高频电压变换成高频电流输出到所述的高频变压器(4)，所述的高频变压器(4)将高频电流经其隔离和电流等级变换后输出到一个高频整流器(5)，所述的高频整流器(5)将高频交流电流整流成高频脉动直流电流后输出到一个工频逆变器(6)，所述的工频逆变器(6)将高频脉动直流电流变换成含有高频谐波的工频电流后输出到所述的低通滤波器(7)，所述的低通滤波器(7)将含有高频谐波的工频电流进行低通滤波后并入单相电网(8)。

2.根据权利要求1所述的电流源型光伏并网系统中，其特征在于所述高频逆变器(2)的电路结构是：所述光伏电池阵列(1)的正极连接到两个功率晶体管V₁、V₃的集电极即漏极，光伏电池阵列(1)的负极连接到另两个功率晶体管V₂、V₄的发射极即源极，功率晶体管V₁的发射极即源极连接到功率晶体管V₂的集电极即漏极并输出到所述导抗变换器(3)的一个输入端，功率晶体管V₃的发射极即源极连接到功率晶体管V₄的集电极即漏极并输出到所述导抗变换器(3)的另一个输入端。

3.根据权利要求1所述的电流源型光伏并网系统，其特征在于所述导抗变换器(3)、高频变压器(4)和高频整流器(5)的电路结构是：所述高频逆变器(2)的一个输出连接到一个电感L₁的a_L1端，另一个输出连接到一个电容C₁的b_c1端，电感L₁的b_L1端、电容C₁的a_c1端和一个电感L₂的a_L2端连接在一起，电感L₂的b_L2端连接到高频变压器(4)的a_T端，电容C₁的b_c1端连接到高频变压器(4)的b_T端，高频变压器(4)的c_T端连接到一个二极管VD₅的阳极和另一个二极管VD₆的阴极，高频变压器(4)的d_T端连接到一个二极管VD₇的阳极和另一个二极管VD₈的阴极，二极管VD₅的阴极和二极管VD₇的阴极连接在一起并输出到所述的工频逆变器(6)，二极管VD₆的阳极和二极管VD₈的阳极连接在一起并输出到所述的工频逆变器(6)。

4.根据权利要求1所述的电流源型光伏并网系统，其特征在于所述工频逆变器(6)的电路结构是所述高频整流器(5)的一个输出连接到一个功率晶体管V₅的集电极即漏极和另一个功率晶体管V₇的集电极即漏极，功率晶体管V₅的发射极即源极连接到一个二极管VD₉的阳极，功率晶体管V₇的发射极即源极连接到一个二极管VD₁₁的阳极；所述高频整流器(5)的另一个输出连接到一个二极管VD₁₀的阴极和另一个二极管VD₁₂的阴极，二极管VD₁₀的阳极连接到功率晶体管V₆的发射极即源极，二极管VD₁₂的阳极连接到功率晶体管V₈的发射极即源极；二极管VD₉的阴极和功率晶体管V₆的集电极即漏极连接在一起并输出到所述低通滤波器(7)，二极管VD₁₁的阴极和功率晶体管V₈的集电极即漏极连接在一起并输出到所述低通滤波器(7)。

5.根据权利要求1所述的电流源型光伏并网系统，其特征在于所述低通滤波器(7)的电路结构是：所述工频逆变器(6)的一个输出端连接到一个电容C₂的a_c2端和一个电感L₃的a_L3端，另一个输出端连接到电容C₂的b_c2端，电感L₃的b_L3端输出到所述单相电网(8)的一个输入端，电容C₂的b_c2端输出到所述单相电网(8)的另一个输入端。

6.一种用于根据权利1所述的电流源型光伏并网系统的控制装置，包括一个单片机(12)，其特征在于：由一个电流传感器(9)检测并入单相电网(8)的并网电流i输入单片机(12)，一个电压传感器(14)测得光伏电池(1)的电压E_d输入单片机(12)，一个电网电压过零点检测器(10)检测单相电网(8)的电压过零点信号输入单片机(12)，单片机(12)还输入并网输出电流指令i^*，单片机(12)有二路输出：一路输出高频脉冲信号经一个高频驱动电路(13)去驱动所述的高频逆变器(2)；另一路输出工频脉冲信号经一个工频驱动电路(11)去驱动所述的工频逆变器(6)；

所述的单片机(12)根据并网输出电流指令i^*，改变三角调制波的幅值，三角调制波与三角载波的调制后，生成高频脉冲信号，并由单片机(12)输出到所述的高频驱动电路(13)，所述的高频驱动电路(13)将其隔离和功率放大后驱动高频逆变器(2)。

另一方面，电网电压过零点检测器(10)检测出电网电压的过零点，并输出到单片机(12)，单片机(12)根据该过零点生成工频脉冲信号，并输出到工频驱动电路(11)，工频驱动电路(11)将其隔离和功率放大后驱动工频逆变器(7)。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于所述高频驱动电路(13)采用富士电机的EXB841、或日本英达的HR065、或日本三菱的M57962L、或夏普的PC923、或Agilent的HCPL-3120、或HCPL-316J、或美国IR公司的IR2110、或IR2130驱动电路。所述工频驱动电路(11)采用富士电机的EXB841、或日本英达的HR065、或日本三菱的M57962L、或夏普的PC923、或Agilent的HCPL-3120、或HCPL-316J、或美国IR公司的IR2110、或IR2130驱动电路。

8.根据权利要求1所述的电流源型光伏并网系统的控制方法，采用根据权利要求6所述的控制装置进行控制，其特征在于控制步骤如下：

1)将电压传感器(14)检测到的直流电压E_d和电流传感器(9)检测到的并网电流i输入到单片机(12)；

2)单片机(12)根据下式计算出能够输出的电网电流I_G：

$I_G=\frac{8E_d}{{\mathrm{\π}}^2{\mathrm{NZ}}_0}\sin \mathrm{\ωt}$

式中ω为电网频率， $Z_0=\sqrt{L/C}$ 为谐振阻抗，N为变压器变比；

3)I_G与指令电流i^*比较：

①i^*＞L_G，逆变器(2)只输出最大电流I_G，并由单片机(12)报警提示已达到极限值；

②i^*≤I_G，则i^*与实际检测到的并网电流i比较：

i^*＞i，则通过增加调制深度M增大输出电流，即M+ΔM；

i^*＜i，则通过减小调制深度M减小输出电流，即M-ΔM；

将调整后的调制深度M与最大、最小限幅比较，若超过限幅值，将最大或最小限幅值送入调制深度M；

4)调用高频逆变器脉冲生成子程序，完成高频逆变器脉冲宽度计算及驱动信号生成：

5)判断是否捕捉到电网电压过零点信号：

①捕捉到电网电压过零点信号，调用工频逆变器脉冲生成子程序；

②没有捕捉到电网电压过零点信号，跳到步骤6)；

6)返回。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于所述的高频逆变器脉冲生成子程序执行如下步骤：

1)根据电网电压频率计算前一次程序调用时刻到当前时刻并网电流运行角度差Δθ；

2)将上次并网电流运行角度θ加上角度差Δθ作为当前并网电流运行角度；

3)一旦计算得到的运行角度超过360°，将计算角度减去360°作为当前并网电流运行角度；

4)根据当前运行角度查三角波调制波表格，取出数据存入临时寄存器T_temp，将T_temp与M相乘得到当前运行脉冲宽度M′；

5)根据高频逆变器(2)载波频率，取载波周期Ts与M′相乘，将计算结果送入单片机比较寄存器；

6)由单片机(12)PWM脉冲生成单元生成脉冲信号；

7)脉冲个数计数器T加1，判断脉冲计数器的奇偶性：

①若是奇数，对单片机PWM脉冲生成器进行控制，强制关断v₂、v₃开关管，并使v₁、v₄开关管导通；

②若是偶数，强制关断v₁、v₄开关管，并使v₂、v₃开关管导通；

8)返回。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于所述的工频逆变器脉冲生成子程序执行如下步骤：

1)保护现场，

2)判断电网电压是否为正半周：

①若是正半周，关断v₆、v₇开关管，并使v₅、v₈开关管导通；

②若不是正半周(即负半周)，关断v₅、v₈开关管，并使v₆、v₇开关管导通；

3)恢复现场，

4)返回。

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