【正文】 會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，這就會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出的電能不能滿足電網(wǎng)要求，所以很有必要在風(fēng)力發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間引入電力電子整流逆變裝置，通過對該裝置的控制使最終輸出的電能滿足電網(wǎng)要求，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行。電網(wǎng)電壓過零信號通常由過零比較電路產(chǎn)生，過零比較電路產(chǎn)生電網(wǎng)電壓同步方波信號送入eCAP 1，當(dāng)eCAP 1檢測到過零信號的上升沿時(shí)，觸發(fā)eCAP 1中斷，并將此時(shí)間點(diǎn)作為正弦基準(zhǔn)信號的起點(diǎn)，即正弦表指針復(fù)位到零，則實(shí)現(xiàn)了鎖相功能；每次定時(shí)器下溢中斷觸發(fā)時(shí)，正弦表指針便增加1位，將表中對應(yīng)的正弦值賦給變量在主程序中計(jì)算SPWM波的占空比。本設(shè)計(jì)就是利用同步鎖相的思想先實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)電流與電網(wǎng)電壓同頻，然后再進(jìn)行相應(yīng)的相位調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)同頻同相，完成跟蹤。過去的鎖相技術(shù)都是以硬件方式實(shí)現(xiàn)，隨著DSP的應(yīng)用，軟件鎖相環(huán)（Software PLL）得到極大發(fā)展。周期寄存器的值能決定三角載波的周期，如果計(jì)數(shù)模式設(shè)定為增/減模式，那么三角載波周期就是周期寄存器的值的2倍。 軟件總體設(shè)計(jì)并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的總體程序主要包括四部分：（1）主程序；（2）定時(shí)器下溢出中斷程序；（3）捕捉中斷程序；（4）故障保護(hù)中斷程序。DSP 的捕捉端口能夠檢測到這個(gè)數(shù)字信號的正向脈沖信號，這時(shí)，DSP會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷。為了使其輸出信號能夠被 DSP 檢測和處理。這個(gè)輸入信號首先經(jīng)過一個(gè)電壓跟隨器。該傳感器具有3kV的絕緣電壓，電源電壓177。主頻由40MHz提高到100MHz,結(jié)構(gòu)采用100管腳，體積更小，功耗低，運(yùn)算能力強(qiáng)，大量應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，尤其在逆變器、數(shù)字電源、數(shù)字馬達(dá)控制以及智能傳感器控制等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。忽略電路中的電阻R，則電感L的計(jì)算是：在輸入電壓和輸出電壓確定的情況下，輸出濾波電感的最小值主要由設(shè)定的電感電流紋波的大小來決定。開關(guān)管IGBT的選擇。當(dāng)逆變器電路接上直流電源后，先由VV4導(dǎo)通，VV3截止，則電流由直流電源正極輸出，經(jīng)Vl、濾波器、V4后，再回到電源負(fù)極。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，要求逆變器能迅速作出反應(yīng)。 單相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)主電路拓?fù)鋱D 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及各組成部分介紹本文設(shè)計(jì)的并網(wǎng)逆變器功率為10kW，從圖中可以看出，并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)部分：輔助電源電路、主控單元、逆變驅(qū)動(dòng)電路、信號采樣調(diào)理及故障檢測電路、濾波電路、通訊接口電路。根據(jù)逆變器輸出相數(shù)的不同，可以劃分為單相逆變器、三相逆變器：根據(jù)直流輸入端儲能元件的不同，又可以分為電壓型并網(wǎng)逆變器和電流型并網(wǎng)逆變器[12]。3多臺并網(wǎng)逆變器并聯(lián)技術(shù)的研究多臺逆變器并聯(lián)可實(shí)現(xiàn)大容量供電和冗余供電，因而被公認(rèn)為當(dāng)今逆變技術(shù)發(fā)展的重要方向之一[18]。但是，隨著世界各國對可再生能源開發(fā)重視程度的不斷提高，針對并網(wǎng)逆變器的技術(shù)研究也越來越多，人們對以往控制技術(shù)的不足，紛紛提出了很多的研究方向，大體可以分為以下幾個(gè)方向：1并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浞诸惣翱刂品椒ǖ难芯磕壳把芯咳藛T提出針對不同的系統(tǒng)要求，逆變器應(yīng)該有著各種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對于功率較小的并網(wǎng)逆變器可以采用高效、低成本的單級變換器，而多級逆變器變換結(jié)構(gòu)可以使用在大功率、寬電壓范圍的輸入的應(yīng)用場合[10]。由于本次研究主體是對于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的單相逆變器并網(wǎng)運(yùn)行，所以必須得兼顧一些風(fēng)電行業(yè)必須面對的問題與挑戰(zhàn)。然后用有保護(hù)電路的逆變電源，把電池里的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成交流電并入電網(wǎng)，才能保證穩(wěn)定使用。除水力發(fā)電技術(shù)外，風(fēng)力發(fā)電是新能源發(fā)電技術(shù)中最成熟、最具大規(guī)模開發(fā)和最有商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電方式[1]。隨著風(fēng)電場的容量越來越大，對系統(tǒng)的影響也越來越明顯，研究風(fēng)電并網(wǎng)對系統(tǒng)的影響已成為重要課題[3]。雙級式并網(wǎng)逆變器，由DC/DC升壓和DC/AC逆變兩級變換構(gòu)成，一般用于直流側(cè)電壓較低、單機(jī)容量較小的場合[4]。目前廣泛應(yīng)用于可再生能源回饋電網(wǎng)系統(tǒng)中的方案是：首先將可再生能源轉(zhuǎn)化成電能的形式，然后將電能調(diào)節(jié)成滿足正弦波脈寬調(diào)制SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）全橋逆變器需要的直流電壓，最后經(jīng)SPWM全橋逆變器將可再生能源回饋給交流電網(wǎng)。2逆變器并網(wǎng)控制技術(shù)的研究研究人員認(rèn)為作為一個(gè)功能完整的并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)，其工作模式應(yīng)比通常的獨(dú)立逆變器更為復(fù)雜，它不僅可在無市電接入時(shí)獨(dú)立作為電壓源逆變，也能在并網(wǎng)時(shí)作為電流源工作[13]。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對逆變器的各種性能指標(biāo)有很大影響，逆變器的效率和制造成本都與拓?fù)溆嘘P(guān)。但它也有自己的優(yōu)勢，那就是不要求直流電壓必須高于網(wǎng)側(cè)電壓峰值，低于電網(wǎng)電壓也能工作，這省去了中間DC/DC升壓環(huán)節(jié)的開銷，且采用電感更加耐用，不經(jīng)常更換，可靠性會(huì)提高很多，所以科研人員對電流型并網(wǎng)逆變器也作了大量研究[13]。具體描述如下：（1）產(chǎn)生IGBT驅(qū)動(dòng)信號；（2）對電網(wǎng)電壓完成鎖相，產(chǎn)生同頻同相的基準(zhǔn)信號；（3）完成對反饋電流信號的控制；（4）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保護(hù)功能；（5）實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。6. 通訊電路通訊電路可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，隨時(shí)對系統(tǒng)運(yùn)行狀況實(shí)施監(jiān)控，便于遠(yuǎn)程控制。 系統(tǒng)主電路參數(shù)設(shè)計(jì)直流側(cè)輸入電壓Ud的選擇，并網(wǎng)系統(tǒng)直流側(cè)的電壓必須大于交流側(cè)的峰值電壓，否則系統(tǒng)不能正常工作。頻率20KHz。 （）3 并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)上章中對單相并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及各部分模塊的功能作了詳細(xì)介紹，本章主要就控制系統(tǒng)的硬件具體實(shí)現(xiàn)作全面介紹。 并網(wǎng)逆變控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 輔助電源設(shè)計(jì)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的輔助電源，從直流輸入取電，采用控制芯片UC3844，經(jīng)變壓器產(chǎn)生四路相互隔離的電源，分別供給主芯片、IPM模塊、繼電器和各種有源芯片。這樣的輸出的電壓顯然與 DSP 的端口不匹配，必須要設(shè)計(jì)電壓檢測電路和信號調(diào)理電路。 電流檢測電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中交流側(cè)電流信號也需要被采集到控制系統(tǒng)中，本設(shè)計(jì)選用型號HNC100LA的霍爾電流傳感器將交流側(cè)電流信號處理成一定比例的弱電壓信號HNC100LA型霍爾電流傳感器的性能良好： 的絕緣電壓，電源電壓為177。用這個(gè)放大電路控制Q1的開斷。本文采用光電耦合驅(qū)動(dòng)器HCPLJ312。 N Y 定時(shí)器下溢中斷流程圖定時(shí)器下溢中斷的一個(gè)很重要的作用就是生成SPWM驅(qū)動(dòng)信號。在本設(shè)計(jì)中，載波頻率設(shè)為10kHz，調(diào)制波頻率50Hz，所以載波比為200。該算法的基本思想是：根據(jù)控制芯片的字長，定義一個(gè)長度等于器件字長的相位指針PhaseIndex，該指針在調(diào)制頻率下按照一定步長產(chǎn)生步進(jìn)，會(huì)有周期性溢出，利用這個(gè)特點(diǎn)可以產(chǎn)生同頻率的調(diào)制信號去控制開關(guān)管通斷[25，26]。先調(diào)頻后調(diào)相法是將調(diào)頻和調(diào)相分開進(jìn)行，首先實(shí)現(xiàn)輸出和輸入的頻率達(dá)到一致，然后再考慮調(diào)相，最終使頻率和相位都達(dá)到一致；同時(shí)調(diào)頻調(diào)相法是將調(diào)頻調(diào)相同時(shí)進(jìn)行，即通過調(diào)頻實(shí)現(xiàn)調(diào)相，調(diào)頻的同時(shí)能過實(shí)現(xiàn)調(diào)相，使頻率和相位同時(shí)與輸入達(dá)到一致[27]。IPM模塊本身具有故障保護(hù)功能，為了更好的實(shí)現(xiàn)保護(hù)，提高系統(tǒng)的可靠性，硬件上使用了三態(tài)門LVXC3245，可以通過控制OE端控制PWM的輸出，OE端拉高時(shí)，可以封鎖PWM輸出。將直流輸入電壓加在逆變器的輸入端，通過SPWM調(diào)制生成驅(qū)動(dòng)脈沖控制開關(guān)管的動(dòng)作進(jìn)而生成SPWM波，再經(jīng)過濾波電容濾波后即可得到正弦輸出。在雙極性調(diào)制中，四個(gè)開關(guān)管都工作在高頻狀態(tài)，而在單極性調(diào)制中，一對開關(guān)管工作在高頻狀態(tài)，而另一對開關(guān)管工作在低頻狀態(tài)[11]。另外，實(shí)際應(yīng)用中多數(shù)電源都是電壓型的，所以并網(wǎng)逆變器很少以電流源作輸入，大多采用電壓源輸入。該控制方法簡單易行且不需檢測并網(wǎng)電流。直接電流控制的最大特點(diǎn)就是引入了瞬時(shí)值反饋，該控制方式被大量研究，實(shí)際應(yīng)用中常采用的有電流滯環(huán)控制、三角波比較控制等，本文對這兩種控制方式的工作原理做了簡單分析。 三角波比較控制原理圖 并網(wǎng)電流閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型電流閉環(huán)設(shè)計(jì)是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，作好電流閉環(huán)的設(shè)計(jì)，可以使系統(tǒng)獲得良好的電流的動(dòng)、靜態(tài)特性，可以使電流對外界擾動(dòng)信號有很好的抗干擾性。本文設(shè)計(jì)的逆變器開關(guān)頻率取10kHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電網(wǎng)頻率，如果忽略開關(guān)管的延時(shí)及死區(qū)時(shí)間的影響，將逆變橋等效為一個(gè)小慣性環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)為： （）式中，是一個(gè)開關(guān)周期，為逆變器增益，與PI調(diào)節(jié)器的最大限幅值有關(guān)。在一些實(shí)際應(yīng)用中，如果系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不適合用分析和編程的方法建模。包括單相全橋逆變器、PWM驅(qū)動(dòng)信號發(fā)生器、PI控制器、濾波電感。為逆變器輸出的SPWM波形。最后，對逆變控制中的SPWM技術(shù)做了介紹，并分析了電流控制中常用的控制策略，利用PI控制器搭建Simulink仿真模型，得到仿真結(jié)果。zaro A, Barrado A. New algorithm using only one variable measurement applied to a maximum power point tracker[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells 2005 May。3:82～500.致 謝四年的大學(xué)生涯即將接近尾聲，回首這四年在中北大學(xué)的學(xué)習(xí)、生活，有艱辛，有快樂，心中更是對那些曾經(jīng)幫助過自己的人充滿感觸。根據(jù)電網(wǎng)的要求，注入的有功和無功影響都是可控的。為了有效地利用太陽能，大量的關(guān)于并網(wǎng)的研究已經(jīng)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中進(jìn)行。運(yùn)用FPGA的修改將提供的靈活性和簡潔性在不改變硬件設(shè)計(jì)和快速電路原型的基礎(chǔ)上[1012]。2 逆變器拓?fù)湓趫D1a中顯示出了單相逆變器電源級連接到電網(wǎng)，以解釋電流控制的逆變器輸出的關(guān)鍵。從相圖，圖 1b中，人們可以在式（3）得到另一重要的關(guān)系關(guān)于逆變器并網(wǎng)的輸出電流及其相移。對于一個(gè)逆變器設(shè)計(jì)參數(shù)組合，（耦合電感L時(shí)，連續(xù)直流母線Vdc，和振幅調(diào)制馬指數(shù)Ma）中，輸出電流僅依賴于Vgrid和Vinv的相位差，因此并網(wǎng)電流Iout可以表示為：（式（7）） （7）為了確定這些參數(shù)（L，Vdc，Ma），它是必要的進(jìn)行了系統(tǒng)的每一個(gè)變量的影響分析并網(wǎng)的最大有功和無功功率。圖2c中顯示了一個(gè)放大圍繞團(tuán)結(jié)功率因數(shù)的看法。功率因數(shù)接近單位1可以注意到。確保高品質(zhì)注入動(dòng)力。在這個(gè)結(jié)果的控制功率通量的光伏并網(wǎng)只有一個(gè)變量的控制測量，目前的光伏電池。圖4 光伏陣列電流電壓特性由該控制策略提供的優(yōu)勢之一是它的簡單而言，作為控制計(jì)算要求除了電路，它允許重新配置在一個(gè)情況下快速控制和簡單的方式，不僅是一個(gè)輸入的有功功率。數(shù)字脈寬調(diào)制器（DPWM的）轉(zhuǎn)換在查找存儲的代碼表中脈動(dòng)信號，并產(chǎn)生了驅(qū)動(dòng)信號開關(guān)。 查找表。 控制算法圖5顯示的是輸出的逆變器控制算法目前對逆變器輸出電壓相移為基礎(chǔ)。正如上一節(jié)中所述，一個(gè)合適的選擇的Vinv值和耦合電感值可以產(chǎn)生的功率因數(shù)接近1和降低的變化?？刂平Y(jié)構(gòu)的單相逆變器的建議是如圖3所示。一個(gè)種類繁多的MPP跟蹤算法存在[5,6]：查表，擾動(dòng)和觀察（P＆O公司），增量電導(dǎo)等。 為了保證策略的有效性控制對逆變器輸出電壓相移為基礎(chǔ)，一方面，總諧波失真諧波失真內(nèi)容目前進(jìn)入到電網(wǎng)注入必須報(bào)低超過5％[2]，另一方面功率因素是在一定范圍內(nèi)，這是很有必要的。對于一個(gè)幅值Vinv（脈寬調(diào)制的例子模式），變化僅僅是逆變器輸出相電壓（Vinv）。并網(wǎng)電壓Vgrid=240V，耦合電感L=20mh。 為了能夠注入電網(wǎng)，直流電源是一個(gè)必要條件，且幅值必須足夠高，因?yàn)殡妷?，Vinv，必須有一個(gè)最高值，大于或等于電網(wǎng)最高電壓。在連接到電網(wǎng)中的逆變器的主要規(guī)格是該電流必須在一定范圍內(nèi)從一個(gè)有功率校正的光伏電源面板獲得[10]。最有效的系統(tǒng)那些，根據(jù)電網(wǎng)的要求[810]，允許并網(wǎng)的有功和無功功率發(fā)生變化的。在DC AC變換器正弦電流注入到電網(wǎng)，控制功率因數(shù)[14]。這種控制策略基于逆變器輸出之間的電壓與電網(wǎng)電壓相移及數(shù)字正弦脈寬調(diào)制（DSPWM）模式，在逆變器輸出電流較寬范圍內(nèi)來控制功率因數(shù)，因此無功功率的控制一定可以實(shí)現(xiàn)。在此，我對她表示最誠摯的敬意和衷心的感謝！感謝和我一起學(xué)習(xí)的劉旭、貴永彬等人，我們經(jīng)常一起交流，他們在學(xué)習(xí)和生活上都給了我很多的幫助和支持。as E. Asymmetric SPWM used in inverter grid connected[J]. 21st European PV solar energy conference amp。由于個(gè)人能力有限，本課題只是實(shí)現(xiàn)了基本的一些理論基礎(chǔ)，硬件電路設(shè)計(jì)不夠完善，沒有搭建實(shí)驗(yàn)平臺等。在濾波器的作用下，并網(wǎng)電流中的大部分諧波已經(jīng)成功濾去。仿真時(shí)采用的參數(shù)如下：三角載波頻率設(shè)為10kHz，設(shè)計(jì)濾波電感為3mH，PI參數(shù)取Kp=，Ki=200。Simulink是由Mathworks軟件公司1990年為MATLAB提供的新的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖編程與系統(tǒng)仿真的專用軟件工具。，控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： （）為了使PI調(diào)節(jié)器抵消并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中較大的時(shí)間常數(shù)，令 （）此時(shí)系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 （）顯然系統(tǒng)屬于典型的I型系統(tǒng)。從圖中可以看出，參考電流IL*與采樣得到的并網(wǎng)電流瞬時(shí)反饋值iL先作一個(gè)比較，二者誤差送入控制器，經(jīng)過調(diào)節(jié)輸出的信號作為調(diào)制波與三角波比較，得到SPWM信號，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路去驅(qū)動(dòng)IPM模塊，再經(jīng)電感濾波后得到符合要求的并網(wǎng)電流。該控制方法簡單可行，搭建模擬電路就能夠?qū)崿F(xiàn)。假設(shè)輸入電網(wǎng)的功率為P，則有 （）從而有 （）另外，逆變器輸出電壓滿足