專利名稱：單相光伏并網發電系統功率解耦電路及其控制方法
技術領域：
本發明屬于單相光伏發電領域，更具體地說，涉及ー種單相光伏并網發電系統功率解耦電路及其控制方法。
背景技術：
太陽能作為可再生能源的ー種，目前的主要利用形式有三種，即光熱利用、光化學利用和光伏發電。其中，光伏發電是太陽能開發利用中最重要的應用領域。光伏發電就是借助于太陽能電池技木，將太陽的光能直接轉換成電能加以利用。利用太陽能發電，具有明顯的優點，如可再生、清潔無污染、資源豐富和機動靈活等。隨著時代的發展，人們逐步將目光轉移到更具靈活性的光伏并網發電形式上。進入90年代，發達國家將研究重點轉移到“屋頂光伏并網系統”。屋頂光伏并網系統直接將太陽能電池安裝在建筑物上，具有很好的靈活性。我國在“八五”和“九五”期間將“光伏屋頂并網發電系統”列入了“國家科技攻關計劃”。目前的屋頂光伏并網發電系統一般為單相并網系統(趙為，太陽能并網發電系統的研究[D]:[博士學位論文].合肥合肥エ業大學，2003:1-5)，一般要求并網電流相位與電網電壓相位一致。因此存在
權利要求
1.単相光伏并網發電系統功率解耦電路，它包括從左至右依次并聯的光伏電源(I)、BOOST升壓單元(2)、全橋逆變單元(3)、LC濾波單元(5)和電網(6)，其特征在于它還包括功率解耦單元(4)，所述的功率解耦單元(4)連接在全橋逆變単元(3)與LC濾波單元(5)之間，所述的功率解耦單元(4)由MOSFET開關管Sel、MOSFET開關管Se2和電感L。組成，所述的MOSFET開關管Sel與MOSFET開關管Se2串聯后與全橋逆變單元(3)的輸入端并聯，所述的電感L。的一端接在MOSFET開關管Sel與MOSFET開關管Se2之間，電感L。另一端接入全橋逆變單元(3)的左半橋MOSFET開關管S1和MOSFET開關管S2之間。
2.根據權利要求I所述的單相光伏并網發電系統功率解耦電路，其特征在于，所述的光伏電源(I)包括輸入電容Cpv和光伏電池陣列PV,所述的輸入電容Cpv和光伏電池陣列PV并聯。
3.根據權利要求2所述的單相光伏并網發電系統功率解耦電路，其特征在于，所述的BOOST升壓單元(2)由電感Lmain、M0SFET開關管Q、ニ極管Ds和輸出電容Cbus組成，電感Lmain一端與ニ極管Ds的正極連接、ニ極管Ds的負極與輸出電容Cbus —端連接，輸出電容Cbus另ー端接地，所述的電感Lmain、ニ極管Ds和輸出電容Cbus依次串聯后與光伏電源(I)并聯，所述的MOSFET開關管Q的漏極接在電感Lmain與ニ極管Ds之間，MOSFET開關管Q的源極接地。
4.根據權利要求3所述的單相光伏并網發電系統功率解耦電路，其特征在于，所述的全橋逆變單元(3)由MOSFET開關管SpMOSFET開關管S2、M0SFET開關管S3和MOSFET開關管S4組成，MOSFET開關管S1與MOSFET開關管S2，M0SFET開關管S3與MOSFET開關管S4串聯后分別與輸出電容Cbus并聯。
5.根據權利要求I或4所述的單相光伏并網發電系統功率解耦電路，其特征在于，所述的LC濾波單元(5)是由電感L和電容C組成，電感L的一端與電感L。的一端連接，所述的電容C的正極與電感L的另一端連接，電容C的負極接入MOSFET開關管S3和MOSFET開關管S4之間。
6.単相光伏并網發電系統功率解耦電路的控制方法，其步驟為 I)光伏電源(I)的電壓經BOOST升壓單元(2 )進行升壓；2 )經步驟I)升壓后的直流電壓通過全橋逆變單元(3 )逆變成交流電壓，全橋逆變単元(3)的控制方法采用的是直流電壓外環和并網電流內環的雙閉環控制；全橋逆變単元(3)具體工作過程為=MOSFET開關管S1和MOSFET開關管S4在同一個時序開通關斷，MOSFET開關管S2和MOSFET開關管S3在同一個時序開通關斷，通過控制MOSFET開關管SpS2,S3和S4在ー個周期內交替通斷來實現逆變的功能，四個MOSFET開關管S1, S2, S3和S4的驅動信號產生方法如下從輸出電容Cbus上提取電壓Vbus(t)與給定的電壓信號Vbus(t) *相比較，得到的差值進行PI調節后，與電網(6)上采的電網電壓相位PgHd相乘得到電流信號igHd'其中電網電壓相位PgHd由電網(6)上采的電壓信號經過鎖相環得到的，得到的電流信號iが/再與從電網(6)上提取的電流igHd進行比較得出的差值信號經過PI調節后送入PWM產生器，產生四個MOSFET開關管S1, S2、S3和S4的驅動信號； 3)通過控制功率解耦單元(4)中MOSFET開關管Sel和MOSFET開關管Se2的開通關斷時序，在電感L。上產生ー個大小與并網功率中的二倍頻功率向量相等、方向相反的功率向量，抵消并網功率中的二倍頻功率向量；功率解耦單元(4)具體工作過程為從全橋逆變單元(3)輸入端提取電壓Vbus (t)與給定的電壓信號Vbus (t)*相比較，得到的差值進行PI調節后乘以比例常數K進行放大，!(取O. 3，再與電感L。的相位Phase相乘得到電流信號i。*，電流信號i/與從電感L。上采來的電流i。進行比較，得到的差值經過PI調節后送入PWM信號發生器，產生MOSFET開關管Scl和MOSFET開關管Se2驅動信號；其中，電感L。上的相位Phase計算方法如下 設電網(6)電壓Vg和LC濾波單元(5)中的電感L上電流ig分別為
全文摘要
本發明屬于單相光伏發電領域，公開了一種單相光伏并網發電系統功率解耦電路及其控制方法。該電路包括從左至右依次并聯的光伏電源、BOOST升壓單元、全橋逆變單元、功率解耦單元、LC濾波單元和電網。該方法步驟為1)光伏電源的電壓經BOOST升壓單元進行升壓；2)經步驟1)升壓后的直流電壓通過全橋逆變單元逆變成交流電壓；3)功率解耦單元通過控制功率解耦單元中MOSFET開關管Sc1和Sc2的開通關斷時序，在電感Lc上產生一個功率向量；步驟4)從步驟3)輸出的交流并網電壓信號由LC濾波單元濾波后接入電網。本發明的電路及其控制方法實現了以小容量薄膜電容代替大容量電解電容，提高了光伏系統的發電效率和使用壽命，有效降低了發電成本。
文檔編號H02J3/38GK102638059SQ20121014205
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月7日 優先權日2012年5月7日
發明者何勝方, 王喆, 葛蘆生, 陳宗祥 申請人:安徽工業大學