光伏发电系统逆变器的设计

光伏发电系统逆变器的设计作者：赵若静来源：《电子技术与软件工程》2016 年第 08 期摘要：本文根据光伏电池阵列和逆变电路的特点，研究比较了常见的光伏逆变器拓扑结构，本文针对光伏发电系统，设计了一种并网逆变器。选择由前级 DC-DC 电路和后级 DC-AC 电路组成的双极式系统；比较分析了各种 DC-DC 电路最终选择了 Boost 电路作为升压电路，后级的 DC-AC 电路采用了基本全桥逆变器。在设计光伏并网逆变器的基础上，利用 Matlab 对系统的各个控制环节以及主电路进行了仿真，最终验证了控制的正确定性。【关键词】Boost 电路电流跟踪逆变器1 逆变器或电源控制器（PCU）在并网太阳能发电系统中起着非常重要的作用PCU 的主要作用就是将发电系统中产生的直流电转换为可以入网的标准交流电，当供电部门中止供电的时候，PCU 会自动切断电源。当太阳能光伏发电系统输出的电能超过系统负载实际所需的电量时，将多余的电量传输给公共电网。在阴雨天或者夜晚，太阳能光伏发电系统输出的电能小于系统负荷实际所需的电能，可通过公共电网补充系统负载所需要的电能。同时也要保证在公共电网故障或者维修的时候，太阳能光伏发电系统将不会把电能亏送到公共电网上，以使系统运行稳定可靠。如图 1 所示。2Boost 电路工作原理为了满足并网的要求，升压电路需要将光伏阵列的输出电压上升为比电网峰值更高的直流电压。图 2 为 Boost 的电路结构。其中 US 为输入电压，VT 为开关管，C 为储能电容，L 为升压电感。VT为快速开关管，使用 PWM 控制。根据升压电感电流的连续与否，Boost 有两种工作方式，连续和断续状态。为了保证电能质量，光伏并网系统中要求 Boost 必须工作在连续状态，这样才能保证输出电流不为脉冲状态。Boost 电路有两个工作过程，储能和放电。我们选择 Boost 变换器为二级非隔离型逆变器的 DC-DC 环节变换器。选择全桥逆变器为 DC-AC 电路。其主电路结构如下:采用的光伏并网系统主电路如图 3 所示，并网逆变器选用两级式非隔离型。本系统中的前级DC/DC 升压电路选择 Boost 电路，后级为全桥逆变电路。我们选择开关频率为 fs=12.8kHz，所以逆变器输出电压的实际载频率为 2fs=25.6kHz。我们采用 DSP 作为实现控制的硬件结构，使用 TMS320LF2407DSP 芯片作为本文控制系统核3 基于 DSP 的并网控制系统并网系统的整体硬件结构框图如图 4 所示。逆变器数字并网控制系统以 TMS320LF2407 芯...