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太阳能和风能供电系统的智能型逆变器控制实现

时间:2021-10-01 01:45作者:雅博体育官网

本文摘要:在太阳能和风能供电系统的电源逆变器中,基于定点架构顺利,浮点数字信号控制器可以展开更加简单的控制算法。 在全球范围内,可再生能源的市场需求日益增长,而这一技术的快速增长获得了妨碍,是由于系统制造商仍然面对着某种程度的问题:拒绝他们在减少挤满的能源总量的同时减少每瓦特的成本。 为构建这样的目标,一个最重要方法是在逆变器应用于更好的智能控制,这一方法可将能量收集器的星型电压输入转换成用作运营应用程序或充电电池的平稳电压。

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在太阳能和风能供电系统的电源逆变器中,基于定点架构顺利,浮点数字信号控制器可以展开更加简单的控制算法。  在全球范围内,可再生能源的市场需求日益增长,而这一技术的快速增长获得了妨碍,是由于系统制造商仍然面对着某种程度的问题:拒绝他们在减少挤满的能源总量的同时减少每瓦特的成本。

为构建这样的目标,一个最重要方法是在逆变器应用于更好的智能控制,这一方法可将能量收集器的星型电压输入转换成用作运营应用程序或充电电池的平稳电压。智能型逆变器可将能量最大限度地从收集器中切换出来,使输出功率的输入与电力设备维持实时,并且使得局部系统不不受网格中潜在的毁坏转变的影响。  在太阳和风能供电系统的应用于是很少见的,而智能型逆变器也可用作其他功率源来将输入最大化,如燃料电池等。对于所有这类应用于,高效的逆变器掌控可由数字信号控制器(DSC)构建,它可以将切换效率的损耗增加一半同时很大地减少了成本。

DSC融合了数字信号处理器(DSP)的高性能和编程的非常简单性以及微控制器单元(MCU)的集成性等优点。此外,目前以求应用于的具有浮点运算功能的DSC,在提升性能的同时使编程的简单算法显得更加更容易。  逆变器的起到  逆变器的主要功能是将电源的星型的dc电压输出转换成一个50Hz或60Hz的标准正弦输入,再行将该输入用作器件并期望到网格。有所不同的应用程序有可能必须一个或多个阶段。

除了dc-ac切换外,逆变器还有以下这些功能,如切断电路使其免遭电源波动的影响,给电池电池,记录用于和性能的数据,以及追踪仅次于功率点(MPPT)来维持发电尽量的高效。在一到几百千瓦峰值(kWPK)的标准的能量波动范围内,逆变器容许设计为:在仪器源布局的周围,可带上可不带上变压器,构建了多重掌控处理器。  图1右图,在一个还包括一切的光伏(PV)系统中加装的逆变器,不仅可以给电池电池以及对局部ac阻抗展开驱动,而且还与网格连接,并以交流发电机的形式享有一个可替换的功率源。类似于的配备限于于风力涡轮机及其他的功率源。

  基本的逆变器电路的模块如图2的上部分(下部分随后辩论)右图。首先,dc-dc切换提升或减少输出的电压,并将其输入调节为仅次于的效率。

经过一些额外的电压缓冲器后,分流器上的MOSFET用一个电源频率将dc电压转换成ac电压,这一频率范围一般来说为18kHz至20kHz。最后,一个低通滤波器使切换后的ac电压光滑成一个正弦信号,从而产生一个网格频率的ac输入。图2没所画出有dc-dc切换和电池电池必须的稳压器。

      变压器和保护措施  因为功率源的输出一般来说过于低,所以系统可以在交流外侧利用一个变压器或一个dc-dc转换器增高电压。由于交流电变压器本身不存在电流绝缘,所以具有零电压电源的振幅移动的全桥dc-dc转换器,可相等于一个变压器。图3是一种有转换器的常用于单相直流电源的dc-ac电路,该电路以一个由四个脉宽调制信号掌控的H桥配备为基础。

  一方面,变压器减少了重量,体积和成本,同时还使得工作效率减少了2%左右。另一方面,变压器利用隔绝电路电气的两侧,强化了电路的维护和人类的安全性,避免直流故障转入交流外侧而产生交流溢电流,从而引发PV板和地面之间的潜在问题。

设计中有漏电保护装置(RCD),可以监控所有相的电流,当电流多达某个值时会启动继电器。由于不存在漏电的隐患,RCD对于无变压器系统的安全性尤为重要。    继电器的配备可以维护系统,它可以维护转换器和电池电路免遭网格上的电压波动及尖峰的毁坏。

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此外,如果电源线损毁或应用程序必须切断它,逆变器则拒绝暂停给应用程序供电。一个非孤立无援的逆变器指出电线中已没电压,是欠压或过压,或有任何原因引发的根本性的阻碍。

这种情况再次发生时,逆变器不会自动与应用于网络插入,因此会构成一个电力产生的岛。  电池的最大化  电池的电池效率依赖输出电压,而输出电压变化较为大,这各不相同涡轮的风力条件或者PV板所处的季节,云层及当天的时间。

电池的条件也因电池状态的有所不同而有所不同,所以有时有可能要调节电压和电流的比值,以减少传输的总功率及加快电池。  电压和电流的乘积为最大值MPP时时,电池有仅次于的功率输入。

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设计MPPT来观测这个最大值并调节dc-dc电压的切换,从而获得仅次于的电池输入。MPPT可以用冬季月份的三分之一或更加多时间提升太阳能电源系统的整体效率,它在其他类型的系统中的影响也是比较显著的。图4得出了MPP的确认是如何随有所不同的条件的变化而变化的。

  确认MPP最少见的算法是,用控制器的每个MPPT循环来妨碍面板的运营电压,同时仔细观察其输入。该算法在MPP左右的充足长的范围内维持波动,以防止由云层覆盖面积或一段时间的无风情况所产生的功率曲线中局部的错误的峰值。对于每个循环中无MPP阻碍-仔细观察算法的波动,其效率并不低。替代的方法是,用Q的感应器算法通过准确的峰值来解法功率曲线为零的函数,然后在扣除结果的电压水平展开设置。

  虽然这个方法没因振荡器所引发的低效率问题,但它不存在了其他的低效率因素,因为它可在一个局部峰值而不是MMP展开设置。能用一种相互融合的方法来维持由Q感应器算法获得的值,但为了防止自由选择局部峰值,扫瞄的间隔范围不应更大。这种方法,虽然最有效地,但在控制器的配备中还必须有大量的性能。

    掌控设计拒绝  逆变器的掌控处理器必需解决问题多个实时处理的难题,来有效地展开高效dc-ac转换器和电路维护所需的准确算法。对于无岛条件,电压和电流的精确测量对于确认功率的传送是十分适当的,可使其较慢瓦解该条件。  逆变器的输入必需与功率线实时时,控制器应该有一个用附带其他算法的软件展开掌控的数字锁相电路(PLL)。

只要将近动态号召时,MPPT和电池电池的掌控还包括高水平进程的算法。控制器可用作dc-dc切换阶段来构成一个平稳的dc电压,有时也能用来补偿dc-ac阶段的dc变化。一个分开的装置可掌控各个阶段,这种装置对于多重算法有充足的性能,从而容许设计师来处置这些问题。

  对于可再生能源系统中的逆变器,电池和维护机制的实时控制,DSC获取了一个很好的解决问题方法。这些基于DSP的设备本身反对高速的数?运算用作实时控制算法。

一个分开的基于DSP的控制器可以在同一逆变器中掌控多重切换阶段,并且还留存着其他的可选功能,如MPPT,电池电池监测,波动维护,数据记录和通信。  新的浮点运算控制器提升了这些优势,使得编程和调试显得更容易并且出错率更加小。浮点运营有更大的固有范围且不太可能饱和状态,它还容许在所有阻抗条件下展开动态的算法调节。此外,在数?运算中浮点运算代码更加简练,并比定点运算必须较少的循环。


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