[发明专利]无储能装置的在线式光伏发电微电网控制系统及方法

权利要求书

1.一种无储能装置的在线式光伏发电微电网控制系统，其特征在于将外电网看成是一个容量为无穷大的储能装置，负载供电以光伏发电为主，不足部分从外电网取电补充为辅，外电网和微电网之间通过控制系统实现无缝连接；

所述控制系统包括：光伏组件、功率控制器、并网逆变系统、电流检测装置以及逆功率保护器；光伏组件通过功率控制器与并网逆变系统连接，并网逆变系统输出与电网电流并网同时向负载供电；功率控制器使光伏发电系统处于一种变功率输出状态，根据负载的变化动态调整光伏发电系统的输出功率；电流检测装置检测电网电流大小及相位，作为并网逆变系统的电流反馈控制信号；逆功率保护器位于微电网与外电网之间，阻止微电网向外电网输送电流。

2.根据权利要求1所述的无储能装置的在线式光伏发电微电网控制系统，其特征在于：所述并网逆变系统由DC/DC变换器、DC/AC变换器、微处理器共同构成，其中：

功率控制器输出接到并网逆变系统输入端，先经过DC/DC变换器将光伏电池发出的直流电转换为并网逆变系统所需的直流电压，采用的实现方法是全桥式升压电路；

DC/AC变换器利用前级DC/DC变换器提供的直流高压作为输入，采用全桥逆变电路，通过四个主功率MOSFET管组成的全桥逆变电路，再经过输出滤波电路产生所需的正弦220V/50Hz交流电，始终工作在并网模式；

DC/AC变换器采用电流PWM反馈控制技术，将采样得到的输出电流转换成电压，与DA转换电路产生的参考正弦波电压做PI调节，PI调节后得到的正弦波电压经过死区电路后与参考三角波作比较，通过脉冲宽度调制原理，得到当时的脉冲宽度；

微处理器负责电压、电流信号采集，过零检测，逆变时钟、逆变输出控制及通讯功能；微处理器实时检测电流检测装置送来的电流反馈信号，确保逆变电流与外电网电流同频同相，一起向负载供电，同时判断电网向负载供电电流的大小，并以此来确定该微电网控制系统工作的模式。

3.根据权利要求1或2所述的无储能装置的在线式光伏发电微电网控制系统，其特征在于：所述的功率控制器采用升降压组合电路，通过单片机自由切换，同一时刻只能升压工作和降压工作；所述升降压组合电路设有两个开关管，当第一个开关管导通，第二个开关管截止时，系统处于升压工作状态；当第二个开关管截止，第一个开关管导通时，系统处于降压工作状态；改变单片机输出给开关元件的PWM波占空比，使等效负载阻抗在的范围内随意变化，无论等效电源内阻是多少，都可以实现阻抗匹配，PWM控制信号经过IR2011s驱动芯片对MOSFET进行控制。

4.根据权利要求2所述的无储能装置的在线式光伏发电微电网控制系统，其特征在于：所述的DC/DC变换器采用全桥电路，在直流高压输出端通过直流电压传感器采集直流高压信号反馈给UC3875芯片，与UC3875芯片内部标准信号比较调节四路PWM输出脉冲的相位差，然后再经过IR2110s驱动芯片对四个MOSFET开关管进行控制，以此来调节全桥电路的输出电压，经滤波使它输出稳定在直流380V。

5.根据权利要求4所述的无储能装置的在线式光伏发电微电网控制系统，其特征在于：所述系统通过直流电流传感器采集输入直流电流信号与UC3875芯片内部的过流保护信号阀值做比较，一旦过流，比较器输出高电平，UC3875立即发出指令，DC/DC变换器停止工作，完成输入过流保护。

6.根据权利要求2所述的无储能装置的在线式光伏发电微电网控制系统，其特征在于：所述的DC/AC变换器采用全桥逆变电路，并网逆变采用电流反馈控制，补偿网络是PI调节，电流环采用电流滞环瞬时控制技术，即以电感电流为反馈量，有较强的抗负载短路能力，带线性负载时输出电压波形好。

7.根据权利要求6所述的无储能装置的在线式光伏发电微电网控制系统，其特征在于：所述的DC/AC变换器采用电流PWM反馈控制技术，将采样得到的输出电流转换成电压，与DA转换电路产生的参考正弦波电压做比较，再经PI调节处理后得到的偏差电压与参考三角波作比较，通过脉冲宽度调制原理，得到SPWM波。

8.根据权利要求1所述的无储能装置的在线式光伏发电微电网控制系统，其特征在于：所述的并网逆变系统中微处理器对逆变系统进行孤岛检测。