CN202798016U - 一种并网电流直流分量控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及并网电流控制技术领域，特别是指一种并网电流直流分量控制系统。包括逆变电路、用于检测电流信号的电流传感器电路、用于提取电流信号中直流分量信号的信号调理电路、根据直流分量信号获取脉宽控制信号的控制电路、根据脉宽控制信号调节逆变电路的驱动信号脉宽的驱动电路和设置于并网电路中的并网开关电路；所述控制电路内设置有零偏调节电路，所述零偏调节电路在并网开关电路断开时被触发接收信号调理电路输出的直流分量信号并处理获得零偏信号，所述零偏调节电路在并网开关电路接通时被触发根据零偏信号矫正脉宽控制信号。本实用新型检测前可进行零偏校准，误差小，检测精度高，可以将并网电流直流分量指标控制在较小范围以内。

Description

一种并网电流直流分量控制系统

技术领域

本实用新型涉及并网电流控制技术领域，特别是指一种并网电流直流分量控制系统。

背景技术

在光伏、风能并网逆变器系统中，并网电流的直流分量是一个重要的指标。并网电流直流分量的存在，有可能造成电网上的变压器因直流偏置导致磁通饱和从而影响其正常工作，甚至发生故障；导致高的初级电流峰值，可能烧毁输入保险，引起断电；给用电负载带来危害，比如导致感性负载的“磁饱和”，从而使得负载不能正常工作。目前对于该直流分量的指标大多在毫安级，在国外标准更为严格。并且随着光伏、风能发电设备的推广，该项指标对电网的影响也越来越大，对其的要求也越来越严格。因此如何消除输出电压中的直流分量成为了函待解决的问题。

现有技术中抑制直流分量的方法，一种是在逆变器中加入一个隔直电容，然而，这个电容在工频频率处必须呈现低阻抗，电容值会很大，增加了系统的成本，并且降低了系统的可靠性。第二种方法是在并网逆变器和电网之间连接一个工频变压器，但是工频变压器的体积大、功耗大、价格高，而且会降低整机的转换效率。还有一种方法是采用串联采样电阻采样并网电流信号，经过滤波、放大后提取直流分量，再经过隔离电路单元送给控制电路，该方法采用串联采样电阻的方案，该方法的不足之处一是采样电阻存在温漂，后续放大、滤波电路处理难度大，存在采样精度低、可靠性差、安全性差的缺点，另一是由于采用电阻、信号提取电路等检测电路存在一定的零偏，造成检测结果存在较大的误差，因而无法准确、有效的控制并网电路的直流分量。

发明内容

本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种能够准确检测并网回路中电流的直流分量并将该直流分量指标控制在较小范围以内的并网电流直流分量控制系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供了一种并网电流直流分量控制系统，包括逆变电路，所述逆变电路的输出端与交流电网连接形成并网回路，在所述并网回路中设置有用于检测并网回路中电流信号的电流传感器电路；所述电流传感器电路输出端连接有用于提取电流信号中直流分量信号的信号调理电路；所述信号调理电路输出端连接有可根据直流分量信号获取脉宽控制信号的控制电路；所述控制电路的脉宽控制信号输出端连接有可根据脉宽控制信号调节逆变电路的驱动信号脉宽的驱动电路；所述控制电路的开关控制输出端连接有设置于并网电路中的并网开关电路；所述控制电路内设置有零偏调节电路，所述零偏调节电路在并网开关电路断开时被触发接收信号调理电路输出的直流分量型号信号并处理获得零偏信号，所述零偏调节电路在并网开关电路接通时被触发根据零偏信号矫正脉宽控制信号。

其中，所述电流传感器电路包括霍尔电流传感器。

其中，所述控制电路包括PI调节器。

其中，所述控制电路还包括数字滤波电路。

其中，所述信号调理电路为二阶有源低通滤波放大电路。

其中，所述逆变电路输出端设置有输出滤波电路。

其中，所述逆变电路为三相并网逆变电路。

其中，所述电流传感器电路包括有三个电流传感器，分别设置于并网回路的U相、V相、W相。

本实用新型的有益效果：本实用新型中，在逆变电路工作之前，控制电路控制并网开关电路断开，控制电路的零偏调节电路可根据此时信号调理电路输出直流分量信号获得零偏信号。在逆变电路工作时，电流传感器电路能够有效的采集并网回路中的电流信号并将该电流信号传送给信号调理电路，信号调理电路提取该电流信号中的直流分量信号并将其传送至控制电路，控制电路的零偏调节电路根据零偏信号对该直流分量信号进行零偏校准，同时控制电路根据该已校准的直流分量信号可获得一脉宽控制信号，该脉宽控制信号控制驱动电路调节逆变电路的驱动信号的脉宽，实现对并网回路中直流分量的控制。与现有技术相比，本实用新型检测前可进行零偏校准，误差小，检测精度高，控制精准、有效，效果明显，可以将并网电流直流分量指标控制在较小范围以内，同时不用增加成本高的硬件结构，结构简单，实现简单，成本低。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的电路框图。

图2为本实用新型实施例1的信号调理电路电路图。

图3为本实用新型实施例2的电路框图。

具体实施方式

结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。

实施例1

本实用新型一种并网电流直流分量控制系统的具体实施方式之一，如图1所示，包括：逆变电路1，所述逆变电路1的输出端与交流电网连接形成并网回路，在所述并网回路中设置有用于检测并网回路中电流信号的电流传感器电路2；所述电流传感器电路2输出端连接有用于提取电流信号中直流分量信号的信号调理电路3；所述信号调理电路3输出端连接有可根据直流分量信号获取脉宽控制信号的控制电路4；所述控制电路4的脉宽控制信号输出端连接有可根据脉宽控制信号调节逆变电路1的驱动信号脉宽的驱动电路5；所述控制电路4的开关控制输出端连接有设置于并网电路中的并网开关电路6；所述控制电路4内设置有零偏调节电路41，所述零偏调节电路41在并网开关电路6断开时被触发接收信号调理电路3输出的直流分量信号并处理获得零偏信号，所述零偏调节电路41在并网开关电路6接通时是被触发根据零偏信号矫正脉宽控制信号。

在逆变电路1工作之前，控制电路4控制并网开关电路6断开，控制电路4的零偏调节电路41可根据此时信号调理电路3输出的直流分量信号获得零偏信号。在逆变电路1工作时，电流传感器电路2能够有效的采集并网回路中的电流信号并将该电流信号传送给信号调理电路3，信号调理电路3提取该电流信号中的直流分量信号并将其传送至控制电路4，控制电路4的零偏调节电路41根据零偏信号对该直流分量信号进行零偏校准，同时控制电路4根据该已校准的直流分量信号可获得一脉宽控制信号，该脉宽控制信号控制驱动电路5调节逆变电路1的驱动信号的脉宽，实现对并网回路中直流分量的控制。与现有技术相比，本实用新型检测前可进行零偏校准，经过零偏校准之后的直流分量信号误差更小，因此电路整体检测精度高，可以获得更为准确的控制精准、有效，效果明显，可以将并网电流直流分量指标控制在0. 2%以内，同时不用增加成本高的硬件结构，结构简单，实现简单，成本低。

其中，所述电流传感器电路2包括霍尔电流传感器。采用霍尔传感器采集并网回路中的电流信号时，其输出信号与被采样电路之间相互隔离，因此无需再增加隔离电路，减少电子器件数量，使电路昨天硬件结构更加简单，有效降低了总体成本。

其中，所述控制电路4包括PI调节器42。采用PI调节器42调节获得脉宽控制信号，并采用该脉宽控制信号调节驱动信号以控制并网中的直流分量，可以使电路在进入稳态后无稳态误差。

其中，所述控制电路4还包括数字滤波电路43。直流分量信号进入控制电路4后可进一步进行滤波处理，使直流分量信号更加准确。

其中，所述信号调理电路3为二阶有源低通滤波放大电路。如图2所示，信号调理电路3采用二阶有源低通滤波放大电路。其中，运算放大器U1A、电阻R1、R2、R3、R4和电容C1、C2构成了二阶有源低通滤波放大电路，电阻R5和R6构成了电平抬升电路，电阻R7和电容C3构成了一阶RC滤波电路，双二极管D1构成了采样信号箝位电路。具体电路连接为：电流传感器电路2的输出端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端、电容C1的一端连接，电阻R2的另一端与运算放大器U1A的同相输入端、电容C2的一端连接，电容C2的另一端与模拟地连接，电容C1的另一端与运算放大器U1A的输出端、电阻R4的一端、电阻R5的一端连接，电阻R4的另一端与运算放大器U1A的反相输入端、电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与模拟地连接。运算放大器U1A的正极供电端与电源+15V连接，运算放大器U1A的负极供电端与电源-15V连接。电阻R5的另一端与电阻R6的一端、电阻R7的一端连接，电阻R6的另一端与参考电压+3.0V连接，电阻R7的另一端与电容C3的一端、双二极管D1的公共端连接，电容C3的另一端与模拟地连接，双二极管D1的阳极与参考电压+3.0V连接，双二极管D1的阴极与模拟地连接。电阻R7的另一端输出信号送到控制电路4的输入端。其中，运算放大器U1A为型号为LM258的运算放大器，双二极管D1为型号为型号为BAT54S的双二极管。该电路电路实现简单，提取并网电流的直流分量精度高。

其中，所述逆变电路1输出端设置有输出滤波电路7。该滤波电路采用大电感和一定容量的电容构成，能够对并网电流做滤波处理，把高频SPWM方波滤波成正弦波输出给电网。

实施例2

本实用新型一种并网电流直流分量控制系统的具体实施方式之二，本实施例的主要技术方案与实施例1相同，在本实施例中未解释的特征，采用实施例1中的解释，在此不再进行赘述。本实施例与实施例1的区别在于，所述逆变电路1为三相并网逆变电路1，其中，所述电流传感器电路2包括有三个电流传感器，分别设置于并网回路的U相、V相、W相。三个电流传感器分别检测U相、V相、W相的并网电流的电流信号，信号调理电路3提取所述三路电流信号中的直流分量信号并将其传送至控制电路4，控制电路4的零偏调节电路41根据零偏信号对所述三路直流分量信号进行零偏校准，同时控制电路4根据所述三路直流分量信号可获得脉宽控制信号，脉宽控制信号控制驱动电路5调节逆变电路1的驱动信号的脉宽，实现对并网回路中直流分量的控制。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种并网电流直流分量控制系统，包括逆变电路（1），所述逆变电路（1）的输出端与交流电网连接形成并网回路，其特征在于：在所述并网回路中设置有用于检测并网回路中电流信号的电流传感器电路（2）；所述电流传感器电路（2）输出端连接有用于提取电流信号中直流分量信号的信号调理电路（3）；所述信号调理电路（3）输出端连接有可根据直流分量信号获取脉宽控制信号的控制电路（4）；所述控制电路（4）的脉宽控制信号输出端连接有可根据脉宽控制信号调节逆变电路（1）的驱动信号脉宽的驱动电路（5）；所述控制电路（4）的开关控制输出端连接有设置于并网电路中的并网开关电路（6）；所述控制电路（4）内设置有零偏调节电路（41），所述零偏调节电路（41）在并网开关电路（6）断开时被触发接收信号调理电路（3）输出的直流分量信号，并处理获得零偏信号，所述零偏调节电路（41）在并网开关电路（6）接通时被触发根据零偏信号矫正脉宽控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种并网电流直流分量控制系统，其特征在于：所述电流传感器电路（2）包括霍尔电流传感器。

3.根据权利要求1所述的一种并网电流直流分量控制系统，其特征在于：所述控制电路（4）包括PI调节器（42）。

4.根据权利要求1所述的一种并网电流直流分量控制系统，其特征在于：所述控制电路（4）还包括数字滤波电路（43）。

5.根据权利要求1所述的一种并网电流直流分量控制系统，其特征在于：所述信号调理电路（3）为二阶有源低通滤波放大电路。

6.根据权利要求1所述的一种并网电流直流分量控制系统，其特征在于：所述逆变电路（1）输出端设置有输出滤波电路（7）。

7.根据权利要求1所述的一种并网电流直流分量控制系统，其特征在于：所述逆变电路（1）为三相并网逆变电路。

8.根据权利要求7所述的一种并网电流直流分量控制系统，其特征在于：所述电流传感器电路（2）包括有三个电流传感器，分别设置于并网回路的U相、V相、W相。

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