以工频隔离型光伏并网逆变器为基础,设计一套三相光伏并网逆变器实验装置,额定功率为10KW,光伏电池板阵列直流电压范围为200~600VDC,系统具有直流侧过电压欠电压保护,交流侧过电压欠电压保护,交流电流过电流保护,额定负载120%工作一小时等系统故障保护。在此逆变器基础上主要研究三相光伏并网逆变器控制策略。主要内容如下:

(1)     基于电网电压定向的直接功率控制

(2)     基于交流电网电压定向的矢量控制

(3)     电流环设计以及电流谐波抑制

电网电压测量采用LEM公司的LV25-P,可以直接测量交流电压,同时也可以直接测量直流电压,在控制系统中可以有效的检测出交流电压中的直流量。电压测量范围为10V~500VDC,固定匝数比为2500:1000,原边额定输入电流为10mA,副边额定输出电流为25mA。如图所示,传感器输入端串联一个50K/6W的金属膜电阻,可以保证满量程工作,由于用于测量相电压为380VAC,留有1.3倍的余量。传感器由V电源供电,输出电流信号。由于是采用双电源供电,所以当测量交流信号时输出电流也是交流信号,信号具有正负最大最小幅值。

驱动隔离电路设计

为了更好的抑制干扰,驱动电路采用两级式隔离方式:第一级隔离为控制板与驱动板之间的隔离,防止两个板子之间产生串扰;第二级隔离为驱动信号与IGBT之间的隔离,防止由于IGBT开通和关断对驱动信号产生干扰。

第一级隔离采用AD公司磁隔离芯片ADUM2400ADUM2400是一个四通道数字隔离芯片,将告诉CMOS与单芯片空芯变压器技术融为一体,具有优于光偶合器的出色性能特征,支持多种通道配置和数据速率,具有低脉冲宽度失真和严格的通道间匹配特性。

磁隔离芯片ADUM2400作用是将ARM产生的SPVWM信号与驱动板隔离开来,防止由驱动板产生的干扰引入到控制板。电路图如图所示,采用两片ADUM2400芯片,用以隔离6PWM信号和一路PWM封锁信号。本图中电源对地接去偶电容以及一些滤波电容未画出,

  4.1.3短路保护电路设计

当逆变器工作时检测到交流侧或直流侧发生短路时,逆变器停止向电网供电,短路保护是在逆变器非正常工作情况下才动作的。

如图所示为绝对值电路,将传感器输出交流信号转化为直流信号,供比较值保护电路使用。如图所示为比较值保护电路,电路第一级为滞环比较器,第二级为或门电路,第三级为D触发器。