一種雙支路結(jié)構(gòu)的隔離型光伏并網(wǎng)逆變器及其工作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏并網(wǎng)逆變器研究領域，特別涉及一種雙支路結(jié)構(gòu)的隔離型光伏并網(wǎng)逆變器及其工作方法。
【背景技術】
[0002]人類社會的每一次變革發(fā)展，都離不開新能源的使用，能源對科技發(fā)展以及人們的生活水平的提高起著極其重要的作用。在傳統(tǒng)能源中，以煤炭、石油。天然氣等化石能源為主，雖然傳統(tǒng)能源的使用促進了工業(yè)發(fā)展，但同時也引發(fā)了一系列的生態(tài)環(huán)境惡化?；茉吹馁Y源有限，在不合理的使用下，終究會耗盡。因此，為滿足能源需求的可持續(xù)發(fā)展，對新能源的研究已引起高度的重視。
[0003]太陽能具有可持續(xù)、安全、可靠、環(huán)境污染小且不受地域限制等特點，因此光伏發(fā)電對人類可持續(xù)發(fā)展具有重大的意義。其中光伏逆變器是光伏發(fā)電應用系統(tǒng)的核心組成部分，目前已有SMA、KACO、Fronius、Satcom等企業(yè)進行相應研究。
[0004]光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)分為家庭式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)與電站式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，二者區(qū)別在于功率級別的不一樣，但是家庭式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)可以克服日照分散性缺點，在靈活性和經(jīng)濟性都比電站式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)更具有優(yōu)勢。但是目前研究的光伏逆變器多是應用于電站式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，不適合大規(guī)模的推廣，靈活性不夠。即使有針對家庭式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)設計的光伏逆變器，也多存在體積大、效率低等缺點。
[0005]因此，隨著分布式光伏發(fā)電以及移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，需要研究一種適合大規(guī)模推廣的、高效率的、具有數(shù)據(jù)傳送功能的光伏并網(wǎng)逆變器，具有重要的實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種雙支路結(jié)構(gòu)的隔離型光伏并網(wǎng)逆變器，該逆變器基于雙DSP核心，采用前級雙路升壓模塊，具有效率高、成本低、體積小的優(yōu)點。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述雙支路結(jié)構(gòu)的隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的工作方法，該方法具有控制簡單、數(shù)據(jù)傳送便捷穩(wěn)定的優(yōu)點。
[0008]本發(fā)明的目的通過以下的技術方案實現(xiàn):一種雙支路結(jié)構(gòu)的隔離型光伏并網(wǎng)逆變器，包括主電路、雙核心DSP主控電路、輔助開關電源電路，所述主電路包括依次相連的前級升壓模塊、全橋拓撲逆變電路、輸出濾波模塊，輸出濾波模塊的輸出端與電網(wǎng)連接，所述前級升壓模塊包括兩個支路，每一個支路包括依次相連的輸入濾波模塊、高頻隔離升壓電路，所述輸入濾波模塊的輸入端與太陽能電池板相連；所述雙核心DSP主控電路包括第一DSP控制器、第二 DSP控制器，所述第一 DSP控制器用于驅(qū)動高頻隔離升壓電路，并進行前級雙路太陽能電池板輸出最大功率點跟蹤控制，所述第二 DSP控制器與一并網(wǎng)輸出檢測模塊相連，并網(wǎng)輸出檢測模塊的輸入端分別與電網(wǎng)、全橋拓撲逆變電路的輸出端連接，所述第二 DSP控制器用于全橋逆變控制和并網(wǎng)電流逆變控制，第一 DSP控制器和第二 DSP控制器之間通過GP1模塊相連接；所述輔助開關電源電路用于為逆變器提供土 15V及5V的直流電壓。本發(fā)明采用雙DSP進行控制，可以進行分時獨立控制，提高系統(tǒng)的安全響應速度。同時前級升壓模塊包括兩個支路，具有效率高的優(yōu)點。
[0009]優(yōu)選的，所述逆變器還包括光伏電池電流采樣模塊、光伏電池電壓采樣模塊、過壓欠壓保護模塊、過熱保護模塊、過流保護模塊，所述光伏電池電流采樣模塊、光伏電池電壓采樣模塊通過ADC模塊與第一 DSP控制器連接；所述過壓欠壓保護模塊、過熱保護模塊、過流保護模塊通過GP10模塊與第一DSP控制器連接；所述并網(wǎng)輸出檢測模塊包括并網(wǎng)電流采樣反饋模塊、并網(wǎng)電壓采樣檢測模塊、并網(wǎng)頻率采樣檢測模塊，并網(wǎng)電流采樣反饋模塊、并網(wǎng)電壓采樣檢測模塊通過ADC模塊與第二 DSP控制器連接；所述并網(wǎng)頻率采樣檢測模塊通過ECAP模塊與第二 DSP控制器連接。通過上述模塊，兩個DSP控制器可對整個逆變器的檢測、保護電路進行實時監(jiān)控。
[0010]優(yōu)選的，所述逆變器還包括WIFI232無線通信模塊，該模塊通過UART模塊與第一DSP控制器連接。通過采用WIFI232無線通信模塊，可以進行逆變器的通訊組網(wǎng)，進而進行集中式監(jiān)控。采用UART模塊，可利用UART串口通信功能，應用工業(yè)Modbus通信協(xié)議，并使用循環(huán)冗余校驗碼(Cyclic Redundancy Check，CRC)對數(shù)據(jù)流進行校正，提高通信功能的穩(wěn)定性，以及數(shù)據(jù)的可信性。
[0011]優(yōu)選的，所述輔助開關電源電路為ICE3BR2280JZ反激式輔助電源。
[0012]優(yōu)選的，所述第一 DSP控制器還與一顯示裝置通過GP10模塊相連，用于進行監(jiān)控參數(shù)的顯示。
[0013]優(yōu)選的，所述輸入濾波模塊采用EMI濾波器，所述輸出濾波模塊采用EMC濾波器。
[0014]優(yōu)選的，所述主電路采用模塊式設計，包括INPUT-OUTPUT模塊和P0WERCHANGE模塊兩個集成模塊，所述INPUT-OUTPUT模塊集成有輸入濾波模塊、輸出濾波模塊、孤島效應保護模塊、輔助開關電源電路，其中輸入濾波模塊通過INPUT-OUTPUT模塊的輸入端與太陽能電池板相連，輔助開關電源電路的輸出端通過INPUT-OUTPUT模塊的輸出端為逆變器提供穩(wěn)定的各級電壓；
[0015]所述P0WERCHANGE模塊包括高頻隔離升壓電路、高頻隔離開關管驅(qū)動模塊、開關管驅(qū)動保護模塊、全橋拓撲逆變電路、全橋開關管驅(qū)動模塊，其中全橋開關管驅(qū)動模塊采用兩路變壓器實現(xiàn)對全橋拓撲逆變電路中全橋開關管的三電平供電，使用光耦進行光耦隔離驅(qū)動。
[0016]—種上述雙支路結(jié)構(gòu)的隔離型光伏并網(wǎng)逆變器的工作方法，所述逆變器采用雙核心DSP主控電路，第一 DSP控制器和第二 DSP控制器工作于分時獨立模式，所述逆變器工作模式包括五種，分別為:等待模式、檢查模式、正常工作模式、錯誤模式、重新連接模式；其工作方法如下:
[0017](1)當逆變器初次啟動時，先處于等待模式，然后第一 DSP控制器開始對各個參數(shù)進行采集和檢測，若母線電壓大于預設的值，則第一 DSP控制器進入檢查模式；
[0018](2)若檢查當前逆變器無故障，則進入正常工作模式，進行最大功率跟蹤和鎖相并網(wǎng)，如果有故障，則逆變器進入錯誤模式，關閉驅(qū)動輸出，與電網(wǎng)斷開連接。
[0019]具體的，所述步驟(2)中，進行最大功率跟蹤和鎖相并網(wǎng)的過程是:在正常工作模式時，第一 DSP控制器先調(diào)用軟啟動升壓，再調(diào)用PI算法進行穩(wěn)壓，當前級升壓完成后，第一 DSP控制器通過同步GP1模塊通知第二 DSP控制器閉合其內(nèi)部的后級繼電器，第一 DSP控制器進入最大功率跟蹤工作模式，第二 DSP控制器進入無差拍并網(wǎng)和孤島保護模式。
[0020]優(yōu)選的，步驟(2)中，在錯誤模式下，若逆變器在一定時間內(nèi)檢測正常，則進入重新連接模式，重新連接若干秒后，檢查無故障則再次進入正常工作模式進行工作。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果:
[0022]1、本發(fā)明針對現(xiàn)有光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)控制的需求，設計了采用兩片DSP控制器的主控制板，提出分時獨立控制模式，進一步使光伏并網(wǎng)逆變器前級和后級控制模塊化。在不增加成本的情況下，兩片DSP通用采用若干個GP10模塊進行協(xié)調(diào)控制，相互獨立工作的同時，可以實時監(jiān)控通信，提高系統(tǒng)的安全響應速度。
[0023]2、本發(fā)明采用模塊式設計，將前級輸入回路和后級輸出回路作為主電路的INPUT-OUTPUT模塊，將前級高頻隔離開關管電路和后級全橋逆變電路作為主電路的P0WERCHANGE模塊。在沒有增加設計難度和系統(tǒng)成本情況下，本發(fā)明具有易于設計實現(xiàn)，功能模塊化，外部設備接入復雜度低，成本低，適合推廣應用的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明所述逆變器的原理框圖。
[0025]圖2是本發(fā)明所述逆變器主電路的電路圖。
[0026]圖3是本實施例逆變器工作過程示意圖。
[0027]圖4是本實施例中雙DSP核心控制策略框圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0029]實施例1
[0030]如圖1所示，本實施例一種雙支路結(jié)構(gòu)的隔離型光伏并網(wǎng)逆變器，包括主電路、雙核心DSP主控電路，輔助開關電源電路、WIFI232無線通信模塊。主電路由前級升壓模塊、全橋逆變電路、EMC濾波器、并網(wǎng)輸出檢測模塊組成，其中前級升壓模塊包括兩支路的EMI濾波器、高頻隔離升壓電路、高頻隔離開關管驅(qū)動模塊、開關管驅(qū)動保護模塊。輔助開關電源電路采用ICE3BR2280JZ反激式輔助電源，用于為系統(tǒng)各芯片提供穩(wěn)定的土 15V及5V直流電壓。采用WIFI232無線通信模塊可以進行逆變器的通訊組網(wǎng)。同時，本實施例還包括一IXD1602液晶屏，通過該裝置進行系統(tǒng)人機交互顯示，再加上采用WIFI232無線通信模塊，可以實現(xiàn)電腦監(jiān)控終端對逆變器進行集中式監(jiān)控。
[0031]雙DSP核心主控電路包括第一 DSP控制器和第二 DSP控制器，兩個控制器均采用TMS320F28035數(shù)字信號處理器。第一 DSP控制器還通過ADC模塊與光伏電池電流采樣模塊、