直流微網(wǎng)中并網(wǎng)逆變裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠使直流微網(wǎng)與電網(wǎng)交換電能的逆變 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力需求隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而迅速增長(zhǎng)，大規(guī)模電力系統(tǒng)的弊端在電網(wǎng)規(guī)模 不斷擴(kuò)大的過程中，日益顯現(xiàn)。大規(guī)模電網(wǎng)運(yùn)行難度大，成本高，可靠性難W適應(yīng)用戶越來 越高的要求，W及多樣化的供電需求。近年來世界范圍內(nèi)發(fā)生幾次大規(guī)模的停電事故，中 國(guó)也在2008年南方冰災(zāi)和漢川震災(zāi)期間發(fā)生了大面積的停電，充分暴露了電網(wǎng)的脆弱性。 分布式發(fā)電電源比通過改造電網(wǎng)來加強(qiáng)安全更加簡(jiǎn)便、快捷。分布式發(fā)電具有污染少、能源 利用率高、安裝地點(diǎn)靈活等優(yōu)點(diǎn)，并且與集中式發(fā)電相比，節(jié)省了輸配電資源與運(yùn)行費(fèi)用， 減少了集中輸電的線路損耗。分布式發(fā)電可W減少電網(wǎng)總?cè)萘?，改善電網(wǎng)峰谷性能，提高供 電可靠性，是大電網(wǎng)的有力補(bǔ)充和有效支撐。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種直流微網(wǎng)中并網(wǎng)逆變裝置，其減 少電網(wǎng)總?cè)萘?，改善電網(wǎng)峰谷性能，提高供電可靠性，是大電網(wǎng)的有力補(bǔ)充和有效支撐。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：其包括太陽能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模 塊、儲(chǔ)能模塊、單相逆變模塊、H相逆變模塊、直流負(fù)載模塊及直流母線，太陽能發(fā)電模塊、 風(fēng)力發(fā)電模塊、儲(chǔ)能模塊、單相逆變模塊、H相逆變模塊、直流負(fù)載模塊分別連接到直流母 線上，所述太陽能發(fā)電模塊利用DC/DC電路將光伏電能傳輸?shù)街绷髂妇€上，并可利用該DC/ DC電路實(shí)現(xiàn)MPPT功能；風(fēng)力發(fā)電模塊發(fā)出H相交流電流，通過整流橋后變成直流，然后再 利用DC/DC電路將風(fēng)機(jī)發(fā)出的電能傳輸?shù)街绷髂妇€上；儲(chǔ)能模塊利用同類型的DC/DC電路， 實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能模塊與直流母線能量傳遞；H相逆變模塊將直流電能轉(zhuǎn)換成H相交流電能傳送到 電網(wǎng)或是H相負(fù)載上，該逆變模塊還可將H相電網(wǎng)上電能通過PWM整流方式傳輸?shù)街绷髂?線上。
[0005] H相逆變模塊通過濾波電路及隔離變壓器后，分別經(jīng)過交流接觸器后與負(fù)載及電 網(wǎng)相連，其包括主控制器、電壓電流傳感器、直流接觸器、交流接觸器、調(diào)理電路、驅(qū)動(dòng)電路、 保護(hù)邏輯電路，直流接觸器、交流接觸器分別受主控制器控制，主控制器輸出的PWM信號(hào)通 過保護(hù)邏輯電路后進(jìn)入IPM驅(qū)動(dòng)電路，IPM驅(qū)動(dòng)電路控制IPM逆變器；利用電壓、電流傳感 器分別檢測(cè)直流母線電壓、流入逆變器的電流及隔離變壓器原邊的電壓及電流，隨后通過 調(diào)理電路后，將電壓、電流信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器AD7606,將頻率及相位信息送入主控制器的 CAP 口，供DSP檢測(cè)頻率及相位；A/D轉(zhuǎn)換器AD7606將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后通過主控 制器數(shù)據(jù)總線傳入DSP。
[0006] 所述的主控制器采用TMS320F28335型號(hào)。
[0007] 微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要包括太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能、單相變頻逆變、H相并網(wǎng)逆 變、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流負(fù)載等。要想使實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中各個(gè)部分組成微網(wǎng)，在一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí) 運(yùn)行，需要將光伏、風(fēng)機(jī)、蓄電池等連接到一個(gè)統(tǒng)一的母線上。目前主要有交流和直流兩種 母線類型。交流母線與傳統(tǒng)電網(wǎng)更為貼近，在保證該母線電壓、頻率、相位與電網(wǎng)相同時(shí)，即 可并網(wǎng)，但需要利用逆變裝置將直流電流逆變成交流電流。直流母線較交流母線，控制上相 對(duì)容易，功率及電壓控制均可歸結(jié)為直流母線電壓控制，采用DC/DC電路就可將微網(wǎng)中新 能源發(fā)出的電能并入到直流母線上。微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的光伏、蓄電池、超級(jí)電容等均為直流 型器件，采用直流母線較為合適。直流母線電壓選擇為48V。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明的平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009] 圖2為本發(fā)明的H相逆變模塊示意圖；
[0010] 圖3為本發(fā)明的霍爾電壓傳感器電路圖；
[0011] 圖4為本發(fā)明的霍爾電流傳感器電路圖；
[0012] 圖5為本發(fā)明的電壓跟隨偏置電路；
[0013] 圖6為本發(fā)明的頻率檢測(cè)電路；
[0014] 圖7為本發(fā)明的比較及觸發(fā)電路；
[0015] 圖8為本發(fā)明的絕對(duì)值電路；
[001引圖9為本發(fā)明的IPM部分驅(qū)動(dòng)電路；
[0017] 圖10為本發(fā)明的軟件總體設(shè)計(jì)流程圖；
[001引圖11為本發(fā)明的PWM中斷服務(wù)子程序。 圖12為CAP中斷服務(wù)程序流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本發(fā)明的直流微網(wǎng)中并網(wǎng)逆變裝置，包括太陽能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、儲(chǔ)能模 塊、單相逆變模塊、H相逆變模塊、直流負(fù)載模塊及直流母線，太陽能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模 塊、儲(chǔ)能模塊、單相逆變模塊、H相逆變模塊、直流負(fù)載模塊分別連接到直流母線上，所述太 陽能發(fā)電模塊利用DC/DC電路將光伏電能傳輸?shù)街绷髂妇€上，并可利用該DC/DC電路實(shí)現(xiàn) MPPT功能；風(fēng)力發(fā)電模塊發(fā)出H相交流電流，通過整流橋后變成直流，然后再利用DC/DC電 路將風(fēng)機(jī)發(fā)出的電能傳輸?shù)街绷髂妇€上；儲(chǔ)能模塊利用同類型的DC/DC電路，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能模 塊與直流母線能量傳遞；H相逆變模塊將直流電能轉(zhuǎn)換成H相交流電能傳送到電網(wǎng)或是H 相負(fù)載上，該逆變模塊還可將H相電網(wǎng)上電能通過PWM整流方式傳輸?shù)街绷髂妇€上。
[0020] 平臺(tái)組成及結(jié)構(gòu)圖
[0021] 該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可劃分成W下幾個(gè)模塊；太陽能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、儲(chǔ)能模塊、 單相逆變模塊、H相并網(wǎng)模塊及直流負(fù)載模塊。
[0022] 太陽能發(fā)電模塊利用DC/DC電路將光伏電能傳輸?shù)街绷髂妇€上，并可利用該DC/ DC電路實(shí)現(xiàn)MPPT功能。風(fēng)機(jī)發(fā)出H相交流電流，通過整流橋后變成直流，然后再利用DC/ DC電路將風(fēng)機(jī)發(fā)出的電能傳輸?shù)街绷髂妇€上，該模塊同樣需要實(shí)現(xiàn)MPPT功能。儲(chǔ)能模塊的 儲(chǔ)能設(shè)備主要是蓄電池和超級(jí)電容，二者可利用同類型的DC/DC電路，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能模塊與直 流母線能量傳遞。H相逆變模塊，主要將直流電能轉(zhuǎn)換成H相交流電能傳送到電網(wǎng)或是H 相負(fù)載上，該逆變模塊還可將H相電網(wǎng)上電能通過PWM整流方式傳輸?shù)街绷髂妇€上，供實(shí) 驗(yàn)平臺(tái)上直流用電設(shè)備使用。其余的用電設(shè)備多通過單相逆變模塊及DC/DC模塊與直流母 線相連。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
[0023] 硬件總體設(shè)計(jì)
[0024] 圖2為逆變器的硬件結(jié)構(gòu)圖，通過此圖可清楚地了解該系統(tǒng)的硬件組成。直流母 線通過直流接觸器與IPM(解釋IPM)逆變器相連。IPM逆變器通過濾波電路及隔離變壓器 后，分別經(jīng)過交流接觸器后與負(fù)載及電網(wǎng)相連。直流接觸器、交流接觸器分別受DSP控制， DSP輸出的PWM信號(hào)通過保護(hù)邏輯電路后進(jìn)入IPM驅(qū)動(dòng)電路，IPM驅(qū)動(dòng)電路控制IPM逆變 器。利用電壓、電流傳感器分別檢測(cè)直流母線電壓、流入逆變器的電流及隔離變壓器原邊的 電壓及電流，隨后通過調(diào)理電路后，將電壓、電流信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器AD7606,將頻率及相 位信息送入DSP的CAP 口，供DSP檢測(cè)頻率及相位。AD7606將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后 通過DSP數(shù)據(jù)總線傳入DSP。利用檢測(cè)得到的電壓電流信息，并利用第H章所描述的控制算 法就可使逆變器按我們要求工作在目標(biāo)狀態(tài)。下文將介紹逆變器系統(tǒng)主要器件選型及主要 功能模塊設(shè)計(jì)。
[00巧]逆變器開關(guān)器件選擇
[0026] 需要采用6只電力電子開關(guān)器件來組成全橋結(jié)構(gòu)。較常用的電力電子器件有晶間 管、電力晶體管、IGBT、M0SFET等。晶間管能在高電壓、大電流條件下工作，屬于半控型器件， 只有在關(guān)斷觸發(fā)信號(hào)和晶間管電流為零時(shí)，才可關(guān)閉，不適用于雙極性PWM調(diào)制算法。電力 晶體管耐壓高、電流大、開關(guān)特性好，但驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，要求驅(qū)動(dòng)功率較大，且驅(qū)動(dòng)功率與流 過器件的電流成正比。IGBT由BJ