【正文】 會發(fā)生相應的改變，這就會導致發(fā)電機輸出的電能不能滿足電網要求，所以很有必要在風力發(fā)電機與電網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要求，實現風力發(fā)電系統的并網運行。電網電壓過零信號通常由過零比較電路產生，過零比較電路產生電網電壓同步方波信號送入eCAP 1，當eCAP 1檢測到過零信號的上升沿時，觸發(fā)eCAP 1中斷，并將此時間點作為正弦基準信號的起點，即正弦表指針復位到零，則實現了鎖相功能；每次定時器下溢中斷觸發(fā)時，正弦表指針便增加1位，將表中對應的正弦值賦給變量在主程序中計算SPWM波的占空比。本設計就是利用同步鎖相的思想先實現并網電流與電網電壓同頻，然后再進行相應的相位調節(jié)，最終實現同頻同相，完成跟蹤。過去的鎖相技術都是以硬件方式實現，隨著DSP的應用，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，如果計數模式設定為增/減模式，那么三角載波周期就是周期寄存器的值的2倍。 軟件總體設計并網逆變控制系統的總體程序主要包括四部分：（1）主程序；（2）定時器下溢出中斷程序；（3）捕捉中斷程序；（4）故障保護中斷程序。DSP 的捕捉端口能夠檢測到這個數字信號的正向脈沖信號，這時，DSP會產生一個中斷。為了使其輸出信號能夠被 DSP 檢測和處理。這個輸入信號首先經過一個電壓跟隨器。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,結構采用100管腳，體積更小，功耗低，運算能力強，大量應用于工業(yè)控制領域，尤其在逆變器、數字電源、數字馬達控制以及智能傳感器控制等領域獲得廣泛應用。忽略電路中的電阻R，則電感L的計算是：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定的電感電流紋波的大小來決定。開關管IGBT的選擇。當逆變器電路接上直流電源后，先由VV4導通，VV3截止，則電流由直流電源正極輸出，經Vl、濾波器、V4后，再回到電源負極。當系統故障時，要求逆變器能迅速作出反應。 單相并網逆變系統主電路拓撲圖 系統總體設計及各組成部分介紹本文設計的并網逆變器功率為10kW，從圖中可以看出，并網逆變控制系統主要有以下幾個部分：輔助電源電路、主控單元、逆變驅動電路、信號采樣調理及故障檢測電路、濾波電路、通訊接口電路。根據逆變器輸出相數的不同，可以劃分為單相逆變器、三相逆變器：根據直流輸入端儲能元件的不同，又可以分為電壓型并網逆變器和電流型并網逆變器[12]。3多臺并網逆變器并聯技術的研究多臺逆變器并聯可實現大容量供電和冗余供電，因而被公認為當今逆變技術發(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，針對并網逆變器的技術研究也越來越多，人們對以往控制技術的不足，紛紛提出了很多的研究方向，大體可以分為以下幾個方向：1并網逆變器的拓撲分類及控制方法的研究目前研究人員提出針對不同的系統要求，逆變器應該有著各種不同的拓撲結構，對于功率較小的并網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構可以使用在大功率、寬電壓范圍的輸入的應用場合[10]。由于本次研究主體是對于風力發(fā)電系統中的單相逆變器并網運行，所以必須得兼顧一些風電行業(yè)必須面對的問題與挑戰(zhàn)。然后用有保護電路的逆變電源，把電池里的化學能轉變成交流電并入電網，才能保證穩(wěn)定使用。除水力發(fā)電技術外，風力發(fā)電是新能源發(fā)電技術中最成熟、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]。隨著風電場的容量越來越大，對系統的影響也越來越明顯，研究風電并網對系統的影響已成為重要課題[3]。雙級式并網逆變器，由DC/DC升壓和DC/AC逆變兩級變換構成，一般用于直流側電壓較低、單機容量較小的場合[4]。目前廣泛應用于可再生能源回饋電網系統中的方案是：首先將可再生能源轉化成電能的形式，然后將電能調節(jié)成滿足正弦波脈寬調制SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）全橋逆變器需要的直流電壓，最后經SPWM全橋逆變器將可再生能源回饋給交流電網。2逆變器并網控制技術的研究研究人員認為作為一個功能完整的并網逆變器系統，其工作模式應比通常的獨立逆變器更為復雜，它不僅可在無市電接入時獨立作為電壓源逆變，也能在并網時作為電流源工作[13]。拓撲結構對逆變器的各種性能指標有很大影響，逆變器的效率和制造成本都與拓撲有關。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側電壓峰值，低于電網電壓也能工作，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，不經常更換，可靠性會提高很多，所以科研人員對電流型并網逆變器也作了大量研究[13]。具體描述如下：（1）產生IGBT驅動信號；（2）對電網電壓完成鎖相，產生同頻同相的基準信號；（3）完成對反饋電流信號的控制；（4）實現系統保護功能；（5）實現人機交互。6. 通訊電路通訊電路可以實現人機交互功能，隨時對系統運行狀況實施監(jiān)控，便于遠程控制。 系統主電路參數設計直流側輸入電壓Ud的選擇，并網系統直流側的電壓必須大于交流側的峰值電壓，否則系統不能正常工作。頻率20KHz。 （）3 并網逆變控制系統硬件設計上章中對單相并網逆變控制系統的總體設計及各部分模塊的功能作了詳細介紹，本章主要就控制系統的硬件具體實現作全面介紹。 并網逆變控制系統的硬件設計 輔助電源設計本系統設計的輔助電源，從直流輸入取電，采用控制芯片UC3844，經變壓器產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，必須要設計電壓檢測電路和信號調理電路。 電流檢測電路的設計本設計中交流側電流信號也需要被采集到控制系統中，本設計選用型號HNC100LA的霍爾電流傳感器將交流側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。用這個放大電路控制Q1的開斷。本文采用光電耦合驅動器HCPLJ312。 N Y 定時器下溢中斷流程圖定時器下溢中斷的一個很重要的作用就是生成SPWM驅動信號。在本設計中，載波頻率設為10kHz，調制波頻率50Hz，所以載波比為200。該算法的基本思想是：根據控制芯片的字長，定義一個長度等于器件字長的相位指針PhaseIndex，該指針在調制頻率下按照一定步長產生步進，會有周期性溢出，利用這個特點可以產生同頻率的調制信號去控制開關管通斷[25，26]。先調頻后調相法是將調頻和調相分開進行，首先實現輸出和輸入的頻率達到一致，然后再考慮調相，最終使頻率和相位都達到一致；同時調頻調相法是將調頻調相同時進行，即通過調頻實現調相，調頻的同時能過實現調相，使頻率和相位同時與輸入達到一致[27]。IPM模塊本身具有故障保護功能，為了更好的實現保護，提高系統的可靠性，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，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調制生成驅動脈沖控制開關管的動作進而生成SPWM波，再經過濾波電容濾波后即可得到正弦輸出。在雙極性調制中，四個開關管都工作在高頻狀態(tài)，而在單極性調制中，一對開關管工作在高頻狀態(tài)，而另一對開關管工作在低頻狀態(tài)[11]。另外，實際應用中多數電源都是電壓型的，所以并網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電流。直接電流控制的最大特點就是引入了瞬時值反饋，該控制方式被大量研究，實際應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 并網電流閉環(huán)控制系統數學模型電流閉環(huán)設計是整個控制系統設計的核心，作好電流閉環(huán)的設計，可以使系統獲得良好的電流的動、靜態(tài)特性，可以使電流對外界擾動信號有很好的抗干擾性。本文設計的逆變器開關頻率取10kHz，遠遠大于電網頻率，如果忽略開關管的延時及死區(qū)時間的影響，將逆變橋等效為一個小慣性環(huán)節(jié)，傳遞函數為： （）式中，是一個開關周期，為逆變器增益，與PI調節(jié)器的最大限幅值有關。在一些實際應用中，如果系統的結構過于復雜，不適合用分析和編程的方法建模。包括單相全橋逆變器、PWM驅動信號發(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 謝四年的大學生涯即將接近尾聲，回首這四年在中北大學的學習、生活，有艱辛，有快樂，心中更是對那些曾經幫助過自己的人充滿感觸。根據電網的要求，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，大量的關于并網的研究已經在光伏發(fā)電系統中進行。運用FPGA的修改將提供的靈活性和簡潔性在不改變硬件設計和快速電路原型的基礎上[1012]。2 逆變器拓撲在圖1a中顯示出了單相逆變器電源級連接到電網，以解釋電流控制的逆變器輸出的關鍵。從相圖，圖 1b中，人們可以在式（3）得到另一重要的關系關于逆變器并網的輸出電流及其相移。對于一個逆變器設計參數組合，（耦合電感L時，連續(xù)直流母線Vdc，和振幅調制馬指數Ma）中，輸出電流僅依賴于Vgrid和Vinv的相位差，因此并網電流Iout可以表示為：（式（7）） （7）為了確定這些參數（L，Vdc，Ma），它是必要的進行了系統的每一個變量的影響分析并網的最大有功和無功功率。圖2c中顯示了一個放大圍繞團結功率因數的看法。功率因數接近單位1可以注意到。確保高品質注入動力。在這個結果的控制功率通量的光伏并網只有一個變量的控制測量，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，作為控制計算要求除了電路，它允許重新配置在一個情況下快速控制和簡單的方式，不僅是一個輸入的有功功率。數字脈寬調制器（DPWM的）轉換在查找存儲的代碼表中脈動信號，并產生了驅動信號開關。 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。正如上一節(jié)中所述，一個合適的選擇的Vinv值和耦合電感值可以產生的功率因數接近1和降低的變化?？刂平Y構的單相逆變器的建議是如圖3所示。一個種類繁多的MPP跟蹤算法存在[5,6]：查表，擾動和觀察（P＆O公司），增量電導等。 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，一方面，總諧波失真諧波失真內容目前進入到電網注入必須報低超過5％[2]，另一方面功率因素是在一定范圍內，這是很有必要的。對于一個幅值Vinv（脈寬調制的例子模式），變化僅僅是逆變器輸出相電壓（Vinv）。并網電壓Vgrid=240V，耦合電感L=20mh。 為了能夠注入電網，直流電源是一個必要條件，且幅值必須足夠高，因為電壓，Vinv，必須有一個最高值，大于或等于電網最高電壓。在連接到電網中的逆變器的主要規(guī)格是該電流必須在一定范圍內從一個有功率校正的光伏電源面板獲得[10]。最有效的系統那些，根據電網的要求[810]，允許并網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，控制功率因數[14]。這種控制策略基于逆變器輸出之間的電壓與電網電壓相移及數字正弦脈寬調制（DSPWM）模式，在逆變器輸出電流較寬范圍內來控制功率因數，因此無功功率的控制一定可以實現。在此，我對她表示最誠摯的敬意和衷心的感謝！感謝和我一起學習的劉旭、貴永彬等人，我們經常一起交流，他們在學習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。由于個人能力有限，本課題只是實現了基本的一些理論基礎，硬件電路設計不夠完善，沒有搭建實驗平臺等。在濾波器的作用下，并網電流中的大部分諧波已經成功濾去。仿真時采用的參數如下：三角載波頻率設為10kHz，設計濾波電感為3mH，PI參數取Kp=，Ki=200。Simulink是由Mathworks軟件公司1990年為MATLAB提供的新的控制系統結構圖編程與系統仿真的專用軟件工具。，控制系統的開環(huán)傳遞函數為： （）為了使PI調節(jié)器抵消并網逆變器系統中較大的時間常數，令 （）此時系統開環(huán)傳遞函數為 （）顯然系統屬于典型的I型系統。從圖中可以看出，參考電流IL*與采樣得到的并網電流瞬時反饋值iL先作一個比較，二者誤差送入控制器，經過調節(jié)輸出的信號作為調制波與三角波比較，得到SPWM信號，經過驅動電路去驅動IPM模塊，再經電感濾波后得到符合要求的并網電流。該控制方法簡單可行，搭建模擬電路就能夠實現。假設輸入電網的功率為P，則有 （）從而有 （）另外，逆變器輸出電壓滿足