一種併網電流直流分量控制系統的製作方法

2023-10-11 19:21:49

專利名稱：一種併網電流直流分量控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及併網電流控制技術領域，特別是指一種併網電流直流分量控制系統。
背景技術：
在光伏、風能併網逆變器系統中，併網電流的直流分量是一個重要的指標。併網電流直流分量的存在，有可能造成電網上的變壓器因直流偏置導致磁通飽和從而影響其正常工作，甚至發生故障；導致高的初級電流峰值，可能燒毀輸入保險，引起斷電；給用電負載帶來危害，比如導致感性負載的「磁飽和」，從而使得負載不能正常工作。目前對於該直流分量的指標大多在毫安級，在國外標準更為嚴格。並且隨著光伏、風能發電設備的推廣，該項指標對電網的影響也越來越大，對其的要求也越來越嚴格。因此如何消除輸出電壓中的直流分量成為了函待解決的問題。 現有技術中抑制直流分量的方法，一種是在逆變器中加入一個隔直電容，然而，這個電容在工頻頻率處必須呈現低阻抗，電容值會很大，增加了系統的成本，並且降低了系統的可靠性。第二種方法是在併網逆變器和電網之間連接一個工頻變壓器，但是工頻變壓器的體積大、功耗大、價格高，而且會降低整機的轉換效率。還有一種方法是採用串聯採樣電阻採樣併網電流信號，經過濾波、放大後提取直流分量，再經過隔離電路單元送給控制電路，該方法採用串聯採樣電阻的方案，該方法的不足之處一是採樣電阻存在溫漂，後續放大、濾波電路處理難度大，存在採樣精度低、可靠性差、安全性差的缺點，另一是由於採用電阻、信號提取電路等檢測電路存在一定的零偏，造成檢測結果存在較大的誤差，因而無法準確、有效的控制併網電路的直流分量。
發明內容本實用新型的目的在於避免上述現有技術中的不足之處而提供一種能夠準確檢測併網迴路中電流的直流分量並將該直流分量指標控制在較小範圍以內的併網電流直流分量控制系統。本實用新型的目的通過以下技術方案實現提供了一種併網電流直流分量控制系統，包括逆變電路，所述逆變電路的輸出端與交流電網連接形成併網迴路，在所述併網迴路中設置有用於檢測併網迴路中電流信號的電流傳感器電路；所述電流傳感器電路輸出端連接有用於提取電流信號中直流分量信號的信號調理電路；所述信號調理電路輸出端連接有可根據直流分量信號獲取脈寬控制信號的控制電路；所述控制電路的脈寬控制信號輸出端連接有可根據脈寬控制信號調節逆變電路的驅動信號脈寬的驅動電路；所述控制電路的開關控制輸出端連接有設置於併網電路中的併網開關電路；所述控制電路內設置有零偏調節電路，所述零偏調節電路在併網開關電路斷開時被觸發接收信號調理電路輸出的直流分量型號信號並處理獲得零偏信號，所述零偏調節電路在併網開關電路接通時被觸髮根據零偏信號矯正脈寬控制信號。[0007]其中，所述電流傳感器電路包括霍爾電流傳感器。其中，所述控制電路包括PI調節器。其中，所述控制電路還包括數字濾波電路。其中，所述信號調理電路為二階有源低通濾波放大電路。其中，所述逆變電路輸出端設置有輸出濾波電路。其中，所述逆變電路為三相併網逆變電路。其中，所述電流傳感器電路包括有三個電流傳感器，分別設置於併網迴路的U相、V相、W相。本實用新型的有益效果本實用新型中，在逆變電路工作之前，控制電路控制併網 開關電路斷開，控制電路的零偏調節電路可根據此時信號調理電路輸出直流分量信號獲得零偏信號。在逆變電路工作時，電流傳感器電路能夠有效的採集併網迴路中的電流信號並將該電流信號傳送給信號調理電路，信號調理電路提取該電流信號中的直流分量信號並將其傳送至控制電路，控制電路的零偏調節電路根據零偏信號對該直流分量信號進行零偏校準，同時控制電路根據該已校準的直流分量信號可獲得一脈寬控制信號，該脈寬控制信號控制驅動電路調節逆變電路的驅動信號的脈寬，實現對併網迴路中直流分量的控制。與現有技術相比，本實用新型檢測前可進行零偏校準，誤差小，檢測精度高，控制精準、有效，效果明顯，可以將併網電流直流分量指標控制在較小範圍以內，同時不用增加成本高的硬體結構，結構簡單，實現簡單，成本低。

圖I為本實用新型實施例I的電路框圖。圖2為本實用新型實施例I的信號調理電路電路圖。圖3為本實用新型實施例2的電路框圖。
具體實施方式
結合以下實施例對本實用新型作進一步描述。實施例I本實用新型一種併網電流直流分量控制系統的具體實施方式
之一，如圖I所示，包括逆變電路1，所述逆變電路I的輸出端與交流電網連接形成併網迴路，在所述併網迴路中設置有用於檢測併網迴路中電流信號的電流傳感器電路2 ;所述電流傳感器電路2輸出端連接有用於提取電流信號中直流分量信號的信號調理電路3 ;所述信號調理電路3輸出端連接有可根據直流分量信號獲取脈寬控制信號的控制電路4 ;所述控制電路4的脈寬控制信號輸出端連接有可根據脈寬控制信號調節逆變電路I的驅動信號脈寬的驅動電路
5;所述控制電路4的開關控制輸出端連接有設置於併網電路中的併網開關電路6 ;所述控制電路4內設置有零偏調節電路41，所述零偏調節電路41在併網開關電路6斷開時被觸發接收信號調理電路3輸出的直流分量信號並處理獲得零偏信號，所述零偏調節電路41在併網開關電路6接通時是被觸髮根據零偏信號矯正脈寬控制信號。在逆變電路I工作之前，控制電路4控制併網開關電路6斷開，控制電路4的零偏調節電路41可根據此時信號調理電路3輸出的直流分量信號獲得零偏信號。在逆變電路I工作時，電流傳感器電路2能夠有效的採集併網迴路中的電流信號並將該電流信號傳送給信號調理電路3，信號調理電路3提取該電流信號中的直流分量信號並將其傳送至控制電路4，控制電路4的零偏調節電路41根據零偏信號對該直流分量信號進行零偏校準，同時控制電路4根據該已校準的直流分量信號可獲得一脈寬控制信號，該脈寬控制信號控制驅動電路5調節逆變電路I的驅動信號的脈寬，實現對併網迴路中直流分量的控制。與現有技術相比，本實用新型檢測前可進行零偏校準，經過零偏校準之後的直流分量信號誤差更小，因此電路整體檢測精度 高，可以獲得更為準確的控制精準、有效，效果明顯，可以將併網電流直流分量指標控制在0. 2%以內，同時不用增加成本高的硬體結構，結構簡單，實現簡單，成本低。其中，所述電流傳感器電路2包括霍爾電流傳感器。採用霍爾傳感器採集併網迴路中的電流信號時，其輸出信號與被採樣電路之間相互隔離，因此無需再增加隔離電路，減少電子器件數量，使電路昨天硬體結構更加簡單，有效降低了總體成本。其中，所述控制電路4包括PI調節器42。採用PI調節器42調節獲得脈寬控制信號，並採用該脈寬控制信號調節驅動信號以控制併網中的直流分量，可以使電路在進入穩態後無穩態誤差。其中，所述控制電路4還包括數字濾波電路43。直流分量信號進入控制電路4後可進一步進行濾波處理，使直流分量信號更加準確。其中，所述信號調理電路3為二階有源低通濾波放大電路。如圖2所示，信號調理電路3採用二階有源低通濾波放大電路。其中，運算放大器U1A、電阻Rl、R2、R3、R4和電容C1、C2構成了二階有源低通濾波放大電路，電阻R5和R6構成了電平抬升電路，電阻R7和電容C3構成了一階RC濾波電路，雙二極體Dl構成了採樣信號箝位電路。具體電路連接為電流傳感器電路2的輸出端與電阻Rl的一端連接，電阻Rl的另一端與電阻R2的一端、電容Cl的一端連接，電阻R2的另一端與運算放大器UlA的同相輸入端、電容C2的一端連接，電容C2的另一端與模擬地連接，電容Cl的另一端與運算放大器UlA的輸出端、電阻R4的一端、電阻R5的一端連接，電阻R4的另一端與運算放大器UlA的反相輸入端、電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端與模擬地連接。運算放大器UlA的正極供電端與電源+15V連接，運算放大器UlA的負極供電端與電源-15V連接。電阻R5的另一端與電阻R6的一端、電阻R7的一端連接，電阻R6的另一端與參考電壓+3. OV連接，電阻R7的另一端與電容C3的一端、雙二極體Dl的公共端連接，電容C3的另一端與模擬地連接，雙二極體Dl的陽極與參考電壓+3. OV連接，雙二極體Dl的陰極與模擬地連接。電阻R7的另一端輸出信號送到控制電路4的輸入端。其中，運算放大器UlA為型號為LM258的運算放大器，雙二極體Dl為型號為型號為BAT54S的雙二極體。該電路電路實現簡單，提取併網電流的直流分量精度高。其中，所述逆變電路I輸出端設置有輸出濾波電路7。該濾波電路採用大電感和一定容量的電容構成，能夠對併網電流做濾波處理，把高頻SPWM方波濾波成正弦波輸出給電網。實施例2本實用新型一種併網電流直流分量控制系統的具體實施方式
之二，本實施例的主要技術方案與實施例I相同，在本實施例中未解釋的特徵，採用實施例I中的解釋，在此不再進行贅述。本實施例與實施例I的區別在於，所述逆變電路I為三相併網逆變電路1，其中，所述電流傳感器電路2包括有三個電流傳感器，分別設置於併網迴路的U相、V相、W相。三個電流傳感器分別檢測U相、V相、W相的併網電流的電流信號，信號調理電路3提取所述三路電流信號中的直流分量信號並將其傳送至控制電路4，控制電路4的零偏調節電路41根據零偏信號對所述三路直流分量信號進行零偏校準，同時控制電路4根據所述三路直流分量信號可獲得脈寬控制信號，脈寬控制信號控制驅動電路5調節逆變電路I的驅動信號的脈寬，實現對併網迴路中直流分量的控制。最後應當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對本實用新型保護範圍的限制，儘管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細地說明，本領域的普 通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的實質和範圍。
權利要求1.一種併網電流直流分量控制系統，包括逆變電路(1)，所述逆變電路(I)的輸出端與交流電網連接形成併網迴路，其特徵在於在所述併網迴路中設置有用於檢測併網迴路中電流信號的電流傳感器電路(2 );所述電流傳感器電路(2 )輸出端連接有用於提取電流信號中直流分量信號的信號調理電路(3);所述信號調理電路(3)輸出端連接有可根據直流分量信號獲取脈寬控制信號的控制電路(4);所述控制電路(4)的脈寬控制信號輸出端連接有可根據脈寬控制信號調節逆變電路(I)的驅動信號脈寬的驅動電路(5);所述控制電路(4)的開關控制輸出端連接有設置於併網電路中的併網開關電路(6);所述控制電路(4)內設置有零偏調節電路(41)，所述零偏調節電路(41)在併網開關電路(6)斷開時被觸發接收信號調理電路(3)輸出的直流分量信號，並處理獲得零偏信號，所述零偏調節電路(41)在併網開關電路(6)接通時被觸髮根據零偏信號矯正脈寬控制信號。
2.根據權利要求I所述的一種併網電流直流分量控制系統，其特徵在於所述電流傳感器電路(2)包括霍爾電流傳感器。
3.根據權利要求I所述的一種併網電流直流分量控制系統，其特徵在於所述控制電路(4)包括PI調節器(42)。
4.根據權利要求I所述的一種併網電流直流分量控制系統，其特徵在於所述控制電路(4 )還包括數字濾波電路(43 )。
5.根據權利要求I所述的一種併網電流直流分量控制系統，其特徵在於所述信號調理電路(3)為二階有源低通濾波放大電路。
6.根據權利要求I所述的一種併網電流直流分量控制系統，其特徵在於所述逆變電路(I)輸出端設置有輸出濾波電路(7 )。
7.根據權利要求I所述的一種併網電流直流分量控制系統，其特徵在於所述逆變電路(I)為三相併網逆變電路。
8.根據權利要求7所述的一種併網電流直流分量控制系統，其特徵在於所述電流傳感器電路(2)包括有三個電流傳感器，分別設置於併網迴路的U相、V相、W相。
專利摘要本實用新型涉及併網電流控制技術領域，特別是指一種併網電流直流分量控制系統。包括逆變電路、用於檢測電流信號的電流傳感器電路、用於提取電流信號中直流分量信號的信號調理電路、根據直流分量信號獲取脈寬控制信號的控制電路、根據脈寬控制信號調節逆變電路的驅動信號脈寬的驅動電路和設置於併網電路中的併網開關電路；所述控制電路內設置有零偏調節電路，所述零偏調節電路在併網開關電路斷開時被觸發接收信號調理電路輸出的直流分量信號並處理獲得零偏信號，所述零偏調節電路在併網開關電路接通時被觸髮根據零偏信號矯正脈寬控制信號。本實用新型檢測前可進行零偏校準，誤差小，檢測精度高，可以將併網電流直流分量指標控制在較小範圍以內。
文檔編號H02J3/38GK202798016SQ20122049208
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者陳書生, 韓軍良 申請人:廣東易事特電源股份有限公司