基于混合控制器的户用双模光伏逆变器

发布时间：2021-12-02 15:37

　　在此研究了一种基于新型混合控制器的户用双模态逆变器。采用Boost电路与全桥电路级联的架构,在一个工频周期内前后级电路分别在不同时段内工作。这种分时双模工作方式不仅可以提高效率,还可以大大减小中间母线电容容量和尺寸,从而提升功率密度。在控制器设计方面,将单周期控制和比例积分微分（PID）控制结合起来组成混合控制器,具有极强的输入、输出扰动抑制能力。整个控制算法采用高性能数字器件实现,提升电路集成度的同时降低了分立元件特性离散度对逆变器性能的影响。在仿真软件SIMPLIS中搭建电路系统模型,验证了分析结果的正确性。设计调试了一台250 W实验样机,实验结果表明该逆变器动态响应快速,峰值效率达97.5%。 

【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(09)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

图１分时双模逆变器的拓扑与原理??Ｆｉｇ．?１?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ａｎｄ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｔｉｍｅ－ｓｈａｒｉｎｇ?ｄｕａｌ?ｍｏｄｅ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??

器的母线电压相比，由于交流??分量缺少了负半周，因此母线电压的平均值变大，??且交流纹波峰峰值减校根据式（Ｕ可以看出，母??线电容容量将显著减校从电路工作状态的角度??来看，在一个工频周期内，有一部分时间用前级??Ｂｏｏｓｔ电路将输入和输出直接相连，剩下的时间则??用后级全桥电路将输入和输出直接相连。可以看??出前后两级的高频工作在时间上解耦，因此无需??很大的中间储能电容。??３?混合控制策略??为了实现分时工作双模光伏逆变器的高性能??控制，相关功率器件的脉冲驱动模式如图２所示。??与传统两级式光伏逆变器不同的一个地方在于前??级Ｂｏｏｓｔ电路也需要进行正弦调制。Ｂｏｏｓｔ电路在??连续模式下的占空比如式（２）所示，由于＾＃希??望控制成正弦波，因此表也需要随着时间相应变??化。而对于全桥拓扑而言，其占空比调制比）则??如式（３）所示。??ｄ＼，＝?ｌ－ＵＪｕＭ?（２）??ｄｆ＾ｕＪＵ＾?（３）??咖丨?ｍｍ?ｕｉｕｉｉｉｉｉｍｉ??＂ｇＶ２??ｍｉ?ｉｉｉｉｉ?１??Ｃ／ｇＶ３??ＨＵ??丨?ｌｌｌ「??ｔ??丨丨丨１厂??Ｈｉｌｌ??ｔ??＾ｇＶ５??￣ｍｍ??ｌｌｌｌ「??ｔ??图２功率开关管的门极驱动脉冲??Ｆｉｇ．?２?Ｇａｔｅ?ｄｒｉｖｅ?ｐｕｌｓｅｓ?ｏｆ?ｐｏｗｅｒ?ｓｗｉｔｃｈｅｓ??图３ａ为所设计的混合控制电路。输出电压经??过分压和绝对值电路后与基准比较，误差信号乘??以正弦包络后所得控制信号＾作为单周期控制??器的跟踪目标。由于分时工作，因此前后级电路均??要以此误差信号为参考基准。同时输入电压与输??出电压进行比较，从而决定工频周期内前后级电??路各自

ｚ。在传统单周期控制电路的实际应??用中，由于积分电容在复位后放电需要一定时间，??因此会引入控制误差。在仿真模型中，采用如图５ａ??所示的双通道复位积分器以解决此问题。两路积??分器交叉工作，在幵始积分前相应积分电容己放??电完毕，如图５ｂ所示。??／１／Ｔ７１??／?／??双通ｙ??＂（１００?ｕｓ／格）??图５双通道复位积分器与复位波形对比??Ｆｉｇ．?５?Ｄｕａｌ?ｃｈａｎｎｅｌ?ｒｅｓｅｔ?ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ?ａｎｄ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ??图３不同控制电路结构示意图??Ｆｉｇ．?３?Ｃｉｒｃｕｉｔ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ??基于混合控制器的逆变器电路信号流如图４??所示。根据自动控制理论，可得：??Ｈ＾ＯＵＴ／ＲＥＦ＾Ｈ＾＾Ｈ＾／Ａ?（５）??Ｈｃ＾ＯＵＴ／Ｐ＾＾／Ａ?（６）??（７）??式中为参考基准；，?Ｗｏｏｃ，分别为ＰＩＤ控制器、??单周期控制器、功率级的传递函数；／Ｕ?１＋／／ｃ〇ｃ＋／／ｍ）Ｈ（ｃｃ／／ｒｅ?；??Ｐ为输入扰动；ｉ为负栽扰动。?????图４混合控制器的信号流示意图??Ｆｉｇ．?４?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｙｂｒｉｄ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?ｓｉｇｎａｌ?ｆｌｏｗ??对式（５）￣（７）进行整理可得到式（８），（９）。假??设Ｗ〇？为一个定量，则／／（）Ｌ也确定下来，但／／〇ｐ的??值可由和Ａ／ｏｃｃ进行调节。在这３个传递函数??中，有两个是独立的，表明该混合控制器具备双重??自由度，可同时对输入及输出侧的扰动进行调节。??／／〇．．＝－Ｗ〇Ｒ?（８）??／／（）！＞


本文编号：3528729