[发明专利]一种级联型光伏逆变器单元模块装置的控制方法

权利要求书

1.一种级联型光伏逆变器单元模块装置的控制方法，其特征在于：级联型光伏逆变器单元模块装置包括壳体，所述壳体内设有单元功率板和单元基板，壳体上设有单元模块装置对外接口和散热装置，单元功率板与单元基板连接，所述单元基板上设有单元核心板，用于实现单元核心控制算法和产生驱动信号；

驱动保护板，用于产生功率器件的驱动和形成短路保护信号；

电压泄放板，用于对主电路进行过压保护；

模拟量采集电路，用于进行单元内的模拟量采集，同时把每个功率模块单元的光伏电池板的电压电流以及母线电压通过光纤通信发送出去；

所述单元功率板包括二极管D1、电容C1、用于实现升压以及MPPT功能的Boost升压电路和用于将前级输出直流电压逆变为交流电压的逆变桥电路，所述Boost升压电路包括电感L1、开关管S1、二极管D2和电容C2，逆变桥电路包括四个带有反并联二极管的MOS管S11、MOS管S12、MOS管S13和MOS管S14，MOS管S11和MOS管S13串联，MOS管S12和MOS管S14串联，二极管D1的阳极连接输入端的正极，阴极分别连接电容C1的一端和电感L1的一端，电感L1的另一端分别连接开关管S1的集电极和二极管D2的阳极，二极管D2的阴极分别连接电容C2的一端、MOS管S11的源极、MOS管S12的源极，电容C1的另一端分别连接输入端的负极、开关管S1的发射极、电容C2的另一端、MOS管S13的漏极、MOS管S14的漏极；

级联型光伏逆变器单元模块装置的控制包括升压控制和逆变控制，完成初始化设置后，首先进行单元内的模拟量ADC采集，接着在升压后将直流电压以及MPPT输出结果通过光纤上传给主控板，控制器采用DSP+FPGA模式，DSP用于实现模拟量采集、单元MPPT功能、单元Boost电路的驱动产生、读取SRAM和产生保护信号；FPGA用于实现与主控进行通信、单元逆变桥的驱动产生、读取SRAM及根据DSP产生的保护信号实现保护功能；DSP中的EPWM1连接到FPGA管脚，用于驱动Boost升压电路的开关管,当单元模块装置单独作为控制器使用时，由单元DSP完成Boost电路的双闭环功能和逆变器的逆变功能；当单元模块装置级联使用时，由单元DSP完成Boost电路的双闭环功能，单元FPGA完成逆变器的逆变功能；

所述Boost电路升压控制过程包括如下步骤：

步骤1、采用改进的扰动观察法作为MPPT算法，实现最大功率点电压跟踪得到电压参考值V_{pv_ref}，与实时采样的光伏电池板输出电压V_pv进行比较；

步骤2、采用2P2Z算法对光伏电池板输出电压V_pv进行闭环控制，传递函数为G_{v_boost}，得出Boost回路中开关管的电流参考值I_boostsw-Ref；

步骤3、与实时采样I_boostsw进行对比后，采用2P2Z算法对电流进行闭环控制，传递函数为G_{i_boost}，得到对应占空比的驱动波形以驱动Boost回路中的功率器件，实现单元模块中前级回路MPPT功能；

所述逆变桥电路控制过程包括如下步骤：

单元模块逆变桥电路采用单极调制时，输出电流大小为：

其中，D表示占空比，Δi_grid表示进入电网电流，V_dc表示源端直流电压，V_grid表示电网电压，Z_LCL表示滤波LC的阻抗；

通过设置逆变环节直流侧目标电压值V_{dc_Ref}，即Boost升压值，实时采集Boost电路升压端电压V_boost，将两者进行比较，采用2P2Z算法进行电压环控制，传递函数为G_{v_inver}，得出逆变环节电流环对应的输入电流参考值I_inver-Ref；

与数字锁相环采集角度相乘得到电流环输入电流参考值，与开关管S₁₂和S₁₄之间的电流差值对比后，数据从主控发送到单元装置，使用2P2Z算法进行电流环控制，传递函数为G_{i_inver}，得到对应占空比的驱动波形以驱动逆变回路中的功率器件，实现单元模块中后级回路逆变环节。