基于微網(wǎng)理念的光伏變流器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2011-01-31 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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  技術(shù)方案與實(shí)用技巧

2 主電路器件選型
2．1 IGBT
功率器件直流側(cè)輸入最大電流為100 A，交流輸出按額定功率考慮，器件輸出相電流有效值為：

交流輸出2倍過(guò)載時(shí)電流為76 A。
系統(tǒng)所用開(kāi)關(guān)管均選EUPEC FF200R12KE3G，200 A，1 200 V。
2．2 中間支撐電容
首先，對(duì)于700 V的直流電壓，中間直流濾波電容電壓值設(shè)計(jì)為900 V。其次，考慮到中間直流電容要能承受PWM整流器直流側(cè)工作時(shí)所帶來(lái)的紋波電流Ims。對(duì)于采用SVPWM算法的PWM整流器，其直流側(cè)紋波電流有效值約為相電流有效值的55％。穩(wěn)態(tài)時(shí)，紋波電壓Ums可以取額定值的2％，電容值應(yīng)滿(mǎn)足下述關(guān)系：

式中，Ims為流過(guò)電容的紋波電流；Ia為A相電流有效值；Ums為電容上的紋波電壓；fs2為PWM整流器開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)頻率。
按照額定輸出功率25 kW設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)Udc=700 V，Ia=38 A，fs2=6 kHz，帶入公式(2)得到C≥40 μF。
考慮PWM整流器工作時(shí)，電容在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間放電，輸出能量，在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷期間充電，儲(chǔ)存能量。電容上電壓按照開(kāi)關(guān)周期振蕩。所以，電容設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足能量傳輸?shù)囊?，即在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，電容上儲(chǔ)存的能量的變化等于一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)傳輸?shù)哪芰俊?br />

式中，P0為額定輸出功率。
按照額定輸出功率25 kW設(shè)計(jì)，將Udc=700 V，ε=1％，P0=25 kW，fs2=6 kHz帶入式(2)，得到C≥854 μF。為加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)的解耦，降低控制難度，這里選擇900 V／2 000μF的電容。
2．3 直流升壓電感
直流輸入電壓范圍250～600 V，最大工作電流為100 A，工作頻率為10 kHz。當(dāng)輸入電壓為350 V時(shí)，電流波形最差，設(shè)此時(shí)電流峰峰值為15 A(滿(mǎn)功率電流15％)，則有：

得知：L≥1．16 mH。選用兩個(gè)600μH／100 A電感串聯(lián)，該系統(tǒng)總共用4個(gè)。
提供15 A峰峰值電流對(duì)于太陽(yáng)能電池陣列來(lái)說(shuō)，影響較大，需在輸入側(cè)加濾波電容。對(duì)蓄電池電壓影響很小，但是考慮電磁兼容問(wèn)題，也要在輸入側(cè)加上濾波電容。對(duì)在輸入電壓為350 V時(shí)，要求輸入開(kāi)關(guān)周期內(nèi)電壓跌落不超過(guò)2％，則：

可得：C=700 μF
因此選用1 000 μF／900 V的薄膜電容。

3 變流器控制電路設(shè)計(jì)
變流器控制電路是基于TMS320F2812型DSP設(shè)計(jì)的，由DSP、控制底板、電壓采集板和驅(qū)動(dòng)板構(gòu)成。控制底板處理電壓采集板和傳感器輸出的電流信號(hào)，并傳輸給DSP，DSP對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。一方面按SVPWM算法計(jì)算控制脈沖，將脈沖通過(guò)驅(qū)動(dòng)板提供給IGBT，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為1的并網(wǎng)或者離網(wǎng)工作；另一方面進(jìn)行MPPT控制，使太陽(yáng)能池板始終工作在最大功率點(diǎn)處。驅(qū)動(dòng)板可以反饋IGBT故障信號(hào)，從而進(jìn)行故障保護(hù)，使系統(tǒng)可以安全可靠的運(yùn)行。

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