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专利号: 2019104058324
申请人: 池州学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2025-11-03
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种单相光伏并网发电系统,其特征在于:

包括第一光伏组件、第一Boost电路、第一DC/DC变换器、第一MPPT控制器、第一驱动电路、第二光伏组件、第二Boost电路、第二DC/DC变换器、第二MPPT控制器、第二驱动电路、逆变电路、并网控制器;

所述第一光伏组件的输出端与第一Boost电路输入端相连,第一Boost电路的输出端与第一DC/DC变换器输入端相连,第一DC/DC变换器输出端与逆变电路输入端相连,第二光伏组件的输出端与第二Boost电路输入端相连,第二Boost电路的输出端与第二DC/DC变换器输入端相连,第二DC/DC变换器输出端与逆变电路输入端、第一DC/DC变换器输出端相连;

所述逆变电路输出端与并网控制器相连,并网控制器通过第一驱动电路与第一DC/DC变换器相连用于驱动第一DC/DC变换器的功率管,并网控制器通过第二驱动电路与第二DC/DC变换器相连用于驱动第二DC/DC变换器的功率管,并网控制器、第一光伏组件通过第一MPPT控制器与第一Boost电路相连用于驱动第一Boost电路的功率管,并网控制器、第二光伏组件通过第二MPPT控制器与第二Boost电路相连用于驱动第二Boost电路的功率管;

所述第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器串联连接,所述第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器为LLC谐振变换器;

LLC谐振变换器采用PWM与PFM混合控制工作模式,重载和正常工作时进行PFM控制,轻载和空载时进行PWM控制,两种控制模式能够进行自由转换;

所述第一MPPT控制器和所述第二MPPT控制器在干扰观察法的基础上引入模糊控制,采用固定步长干扰观察法与变步长模糊控制相结合的MPPT控制算法,通过干扰观察算法设置较大步长快速接近最大功率点,利用模糊控制进一步逼近最大功率点并实现稳定,用于减少光伏电池在最大功率点处振荡所引起的功率损耗;其中,所述模糊控制算法将光伏阵列的输出信号误差,经过模糊化处理变成模糊量,输入到模糊推理模块得出模糊集合,利用反模糊模块转换成清晰数字量以控制被控对象;

所述单相光伏并网发电系统将电网电压的采样信号通过滤波、调理处理后产生同步方波信号,同步方波信号的上升沿与网压过零点时刻相对应;将同步方波信号输入DSP的外部CAP捕获口,捕捉电网电压的过零点;DSP检测到过零点上升沿信号时,便产生同步中断,在同步中断中正弦指针复位到零;该正弦指针与参考电流指令相乘产生正弦给定电流指令。

2.如权利要求1所述的一种单相光伏并网发电系统,其特征在于,所述第一Boost电路包括电感L1、二极管D1、功率管VT1、电容C1,第一光伏组件的一输出端与电感L1一端相连,电感L1另一端与二极管D1阳极、功率管VT1集电极相连,二极管D1阴极与电容C1一端相连,电容C1另一端与功率管VT1发射极、第一光伏组件的另一输出端相连;

所述第一DC/DC变换器包括功率管Q1、Q2、谐振电容Cr1、谐振电感Lr1、激磁电感Lm1、变压器T1、整流二极管D2、D3、电容Co1,功率管Q1的漏极与二极管D1阴极相连,功率管Q1发射极与功率管Q2的漏极、谐振电容Cr1一端相连,谐振电容Cr1另一端与谐振电感Lr1一端相连,谐振电感Lr1另一端与变压器T1原边绕组一端相连,变压器T1原边绕组另一端与功率管Q2的发射极相连,激磁电感Lm1并联在变压器T1原边绕组两端,变压器T1副边绕组两端分别与整流二极管D2、D3阳极相连,整流二极管D2、D3阴极分别与电容Co1一端相连,电容Co1另一端与变压器T1副边绕组中间抽头相连;

所述第二Boost电路包括电感L2、二极管D4、功率管VT2、电容C2,第二光伏组件的一输出端与电感L2一端相连,电感L2另一端与二极管D4阳极、功率管VT2集电极相连,二极管D4阴极与电容C2一端相连,电容C2另一端与功率管VT2发射极、第二光伏组件的另一输出端相连;

所述第二DC/DC变换器包括功率管Q3、Q4、谐振电容Cr2、谐振电感Lr2、激磁电感Lm2、变压器T2、整流二极管D5、D6、电容Co2,功率管Q3的漏极与二极管D4阴极相连,功率管Q3发射极与功率管Q4的漏极、谐振电容Cr2一端相连,谐振电容Cr2另一端与谐振电感Lr2一端相连,谐振电感Lr2另一端与变压器T2原边绕组一端相连,变压器T2原边绕组另一端与功率管Q4的发射极相连,激磁电感Lm2并联在变压器T2原边绕组两端,变压器T2副边绕组两端分别与整流二极管D5、D6阳极相连,电容Co2的一端与整流二极管D5和D6阴极以及变压器T1副边绕组中间抽头相连,电容Co2另一端与变压器T2副边绕组中间抽头相连并接地;

所述逆变电路包括电容Cdc、功率管VT3、VT4、VT5、VT6、电感L3、隔离变压器T3、继电器常开触点K1、电网,电容Cdc一端与整流二极管D2和D3阴极、功率管VT3和VT4的集电极相连,电容Cdc另一端接地,功率管VT3的发射极与功率管VT5的集电极、电感L3一端相连,电感L3另一端与隔离变压器T3原边绕组一端相连,隔离变压器T3原边绕组另一端与功率管VT4发射极、功率管VT6的集电极相连,功率管VT5和VT6的发射极接地,隔离变压器T3副边绕组一端与继电器常开触点K1一端相连,继电器常开触点K1另一端与电网一端相连,电网另一端与隔离变压器T3副边绕组另一端相连。

3.如权利要求2所述的一种单相光伏并网发电系统,其特征在于,所述电感L1与谐振电感Lr1为耦合电感,所述电感L2与谐振电感Lr2为耦合电感。

4.如权利要求2所述的一种单相光伏并网发电系统,其特征在于,所述第一驱动电路采用PWM与PFM相结合的控制模式,所述第二驱动电路包括采用PWM与PFM相结合的控制模式。

5.如权利要求4所述的一种单相光伏并网发电系统,其特征在于,第一驱动电路包括第一电压采样电路、第一电流采样电路、第一比较电路、第二比较电路、第三比较电路、第一振荡器、第一时钟脉冲产生电路、第一逻辑门电路;第一电压采样电路输出与第一比较电路输入相连,第一电流采样电路输出与第二比较电路输入相连,第一比较电路输出分别与第三比较电路输入、第二比较电路相连,第二比较电路的输出与第一时钟脉冲产生电路输入相连,第一时钟脉冲产生电路输出与第一逻辑门电路相连,第三比较电路输出端通过第一振荡器与第一逻辑门电路相连,第一逻辑门电路用于驱动功率管Q1和Q2。

6.如权利要求5所述的一种单相光伏并网发电系统,其特征在于,所述第一驱动电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11,电容C3、C4、C5、C6,二极管D7、D8,运算放大器U1、U2、U3,时钟脉冲产生芯片U4、三极管VT7;所述时钟脉冲产生芯片U4包括误差放大器非反相输入端EAP、误差放大器反相输入端EAN、误差放大器输出端EAOUT、PWM比较器的非反相输入端EAMP、振荡器定时电容接入端CT、振荡器定时电阻接入端RT、脉冲输出端OUTA、OUTB,误差放大器反相输入端EAN与误差放大器输出端EAOUT相连,PWM比较器的非反相输入端EAMP与振荡器定时电容接入端CT相连并通过电容C6接地,脉冲输出端OUTA、OUTB分别通过电阻R10、R11与功率管Q1、Q2的栅极相连;

所述电阻R1、R2一端分别与第一电压采样电路输出电压Va1相连,电阻R1另一端与运算放大器U1反相输入端相连,运算放大器U1同相输入端与参考电压Vref1相连,电阻R2另一端与电容C3一端相连,电容C3另一端与运算放大器U1输出端相连,运算放大器U1输出端与二极管D7阳极相连,二极管D7阴极分别与电阻R3、R7一端相连,电阻R3另一端与电阻R4一端、运算放大器U2反相输入端相连,运算放大器U2同相输入端与参考电压Vref2相连,电阻R4另一端与运算放大器U2输出端相连,运算放大器U2输出端与三极管VT7基极相连,三极管VT7集电极与振荡器定时电阻接入端RT相连,三极管VT7发射极通过电阻R6接地,电阻R5与电容C4串接后并联在三极管VT7的集电极与发射极两端;

电阻R7另一端分别与误差放大器非反相输入端EAP、二极管D8阳极相连,二极管D8阴极与运算放大器U3输出端相连,运算放大器U3反相输入端与电阻R8一端相连,电阻R8另一端与电阻R9一端、第一电流采样电路的输出电流Ia1相连,运算放大器U3同相输入端与短路保护电流上限值Im相连,电阻R9另一端与电容C5一端相连,电容C5另一端与运算放大器U3输出端相连。

7.如权利要求4所述的一种单相光伏并网发电系统,其特征在于,第二驱动电路包括第二电压采样电路、第二电流采样电路、第四比较电路、第五比较电路、第六比较电路、第二振荡器、第二时钟脉冲产生电路、第二逻辑门电路;第二电压采样电路输出与第四比较电路输入相连,第二电流采样电路输出与第五比较电路输入相连,第四比较电路输出分别与第六比较电路输入、第五比较电路相连,第五比较电路的输出与第二时钟脉冲产生电路输入相连,第二时钟脉冲产生电路输出与第二逻辑门电路相连,第六比较电路输出端通过第二振荡器与第二逻辑门电路相连,第二逻辑门电路用于驱动功率管Q3和Q4。

8.如权利要求7所述的一种单相光伏并网发电系统,其特征在于,所述第二驱动电路包括电阻R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22,电容C7、C8、C9、C10,二极管D9、D10,运算放大器U5、U6、U7,时钟脉冲产生芯片U8、三极管VT8;

所述时钟脉冲产生芯片U8包括误差放大器非反相输入端EAP、误差放大器反相输入端EAN、误差放大器输出端EAOUT、PWM比较器的非反相输入端EAMP、振荡器定时电容接入端CT、振荡器定时电阻接入端RT、脉冲输出端OUTC、OUTD,误差放大器反相输入端EAN与误差放大器输出端EAOUT相连,PWM比较器的非反相输入端EAMP与振荡器定时电容接入端CT相连并通过电容C10接地,脉冲输出端OUTC、OUTD分别通过电阻R21、R22与功率管Q3、Q4的栅极相连;

电阻R12、R13一端分别与第二电压采样电路输出电压Va2相连,电阻R12另一端与运算放大器U5反相输入端相连,运算放大器U5同相输入端与参考电压Vref3相连,电阻R13另一端与电容C7一端相连,电容C7另一端与运算放大器U5输出端相连,运算放大器U5输出端与二极管D9阳极相连,二极管D9阴极分别与电阻R14、R18一端相连,电阻R14另一端与电阻R15一端、运算放大器U6反相输入端相连,运算放大器U6同相输入端与参考电压Vref4相连,电阻R15另一端与运算放大器U6输出端相连,运算放大器U6输出端与三极管VT8基极相连,三极管VT8集电极与振荡器定时电阻接入端RT相连,三极管VT8发射极通过电阻R17接地,电阻R16与电容C8串接后并联在三极管VT8的集电极与发射极两端;

电阻R18另一端分别与误差放大器非反相输入端EAP、二极管D10阳极相连,二极管D10阴极与运算放大器U7输出端相连,运算放大器U7反相输入端与电阻R19一端相连,电阻R19另一端与电阻R20一端、第二电流采样电路的输出电流Ia2相连,运算放大器U7同相输入端与短路保护电流上限值Im相连,电阻R20另一端与电容C9一端相连,电容C9另一端与运算放大器U7输出端相连。

9.如权利要求1所述的一种单相光伏并网发电系统,其特征在于,所述并网控制器采用TMS320F28335型数字信号处理器。