獨(dú)立／并網(wǎng)雙工模式光伏逆變系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

MOD_SEL為模式選擇信號(hào)，由單片機(jī)控制，REF_SIN為參考正弦信號(hào)，由單片機(jī)給定，EA_OUT為誤差信號(hào)，Io_SENSE為輸出電流反饋信號(hào)，Uo_SENSE為輸出電壓反饋信號(hào)。R7～R10，C4，C5和運(yùn)放U1構(gòu)成逆變系統(tǒng)并網(wǎng)工作時(shí)的反饋控制電路，R11～R15，C7，C8和運(yùn)放U2構(gòu)成逆變系統(tǒng)獨(dú)立工作時(shí)的反饋控制電路。
該部分電路工作原理為：①當(dāng)MOD_SEL=1時(shí)，VQ1導(dǎo)通，A=B=0，C=0，則通道ax，bx打開(kāi)。REF_SIN由a端輸入，ax端輸出，與電壓反饋信號(hào)VC_SENSE作比較。經(jīng)圖中所示運(yùn)放電路調(diào)理后的信號(hào)從bx端輸入，b端輸出，該信號(hào)為EA_OUT。此時(shí)為獨(dú)立運(yùn)行模式；②當(dāng)MOD_SEL=0時(shí)，VQ1關(guān)斷，A=B=1，C=0，則通道ay，by打開(kāi)。REF_SIN由a端輸入，ay端輸出，與電流反饋信號(hào)IL_SENSE作比較。經(jīng)圖中所示運(yùn)放電路調(diào)理后的信號(hào)從by端輸入，b端輸出，該信號(hào)為EA_OUT。此時(shí)為并網(wǎng)運(yùn)行模式。

4 設(shè)計(jì)實(shí)例與實(shí)驗(yàn)結(jié)果
此處設(shè)計(jì)了一個(gè)1 kW的光伏逆變系統(tǒng)。采用圖1所示拓?fù)?，主要參?shù)為：輸入電壓35～75 V，輸出電壓220 V，輸出電壓頻率50 Hz，直流母線電壓400V，輸出功率1 kW，變壓器初次級(jí)匝數(shù)比8：96，隔直電容88μF，濾波電感分別為3．3 mH和1．2 mH，濾波電容分別為600 μF和2．2μF。
系統(tǒng)采用AVR單片機(jī)ATMEGA64作為主控芯片。DC／DC部分VT1～VT4采用IXFK180N10型MOSFET管，VD1～VD4采用MUR8120型快恢復(fù)二極管，開(kāi)關(guān)頻率f=62．5 kHz，高頻變壓器磁芯采用PQ50／50，使用絲包線繞制。DC／AC部分VT5～VT8采用47N60C3型MOSFET管，f=32 kHz。

為驗(yàn)證工作原理，用示波器進(jìn)行檢測(cè)。圖6a為輸出濾波前高頻調(diào)制電壓波形?？梢?jiàn)，電壓幅值約350 V，頻率50 Hz。圖6b為獨(dú)立逆變模式下，逆變器帶電阻性負(fù)載工作波形?？梢?jiàn)，逆變器可輸出理想的220 V／50 Hz正弦電壓，在帶負(fù)載時(shí)，仍能保持良好正弦性。經(jīng)實(shí)測(cè)，滿負(fù)載輸出時(shí)電壓THD≤3％，滿足要求。圖6c為并網(wǎng)逆變模式下，逆變器工作波形?？梢?jiàn)，逆變器輸出4．5 A／50 Hz正弦電流，且電流相位稍微滯后于電網(wǎng)電壓，因?yàn)镸CU的數(shù)據(jù)處理耗費(fèi)了一定時(shí)間。忽略這一點(diǎn)，輸出電流與電網(wǎng)電壓基本同頻同相。經(jīng)實(shí)測(cè)，額定功率輸出時(shí)電流THD≤5％，滿足要求。

5 結(jié)論
此處針對(duì)光伏逆變系統(tǒng)，提出一種獨(dú)立／并網(wǎng)雙工模式逆變系統(tǒng)，分析了逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制原理，采用前饋控制進(jìn)行改進(jìn)，提出一種用于切換兩種工作模式的方法，并研制一臺(tái)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)驗(yàn)證可行性。結(jié)果表明該方案研制的逆變系統(tǒng)工作穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，可分別工作于獨(dú)立、并網(wǎng)兩種模式，且能自由切換。系統(tǒng)具有良好的應(yīng)用前景。