专利名称：软硬件直流分量的检测与抑制方法
技术领域：
本发明属于并网发电系统技术领域，具体而言，涉及到光伏并网电源的核心控制设备。
背景技术：
光伏并网电源是并网发电系统的核心控制设备，它将太阳能发出的直流电力逆变成交流电力最大限度馈送入电网。该并网电源采用美国TI公司32位专用DSP芯片控制， 主电路采用德国最先进的智能功率IGBT模块(IPM)组装，并采用电流控制型PWM有源逆变技术。该电源克服了晶闸管有源逆变的一切弊病，可靠性高，保护功能全，且具有电网侧高功率因数正弦波电流、无谐波污染供电等特点。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种软硬件结合直流分量的检测与抑制方法，本发明采用的技术方案一种软硬件直流分量的检测与抑制方法，其特征在于在DSP数字化控制的 PWM中，数字电路的输出脉宽通过调制波与三角波的数字比较而得，通过检测在一个工频周期内PWM输出电压的积分，若积分为零，则控制器发出的调制波形是对称的；否则有直流分量产生，通过软件补偿法消除相应的直流分量。上述的软硬件直流分量的检测与抑制方法，其进一步特征在于在数字控制器中， 每隔一定周期进行采样一次，将一个工频周期的调制波在每个工频周期累加等于零，就保证了直流分量为零；如果累加之和不为零，将此值作为下一个工频周期的调制量的补偿值， 从而保证直流分量为零。上述的软硬件直流分量的检测与抑制方法，其进一步特征在于针对驱动电路不对称及功率开关管饱和压降不相等引起直流分量时，通过直流检测电路(电流传感器检测)，结合对应的检测电路，检测到直流分量后通过闭环调节(数字化PI调节)使得直流分量为零。本发明的有益效果数字化DSP控制；原装进口智能功率模块组装；MPPT控制，适时追踪光伏的最大输出功率；纯正弦波输出，自动同步电网，电流谐波含量小，对电网无污染、无冲击；扰动检查技术，实现反孤岛运行控制；控制部分是采用高速度的微处理器为核心的控制部件，具有输出过载，输出高、低电压保护动作快，抗干扰能力强，稳压精度高等特性；输出短路保护，采用输出回路检测保护和模块饱和压降检测等双重保护，从而大大提高短路保护的可靠性；逆变器输出部分装有射频滤波器，使逆变器所带的负载(电网)免受高频谐波的干扰；友好的人机接口界面，通过触摸式显示面板就能很清楚的了解系统的运行状态。比如直流侧电压、电流、网侧电压、电流、频率等参数都能显示；有各种报警功能， 比如有电网异常等报警，输出欠过压报警等等；具有直流输入手动分断开关，交流电网手动分断开关，开关机操作按钮等；适应严酷的电网环境；具有接地检测及保护功能(对地电阻监测和报警功能)等，并相应给出各保护功能动作的条件和工况(即何时保护动作、保护时间、自恢复时间等)。
图1为本发明实施例的直流检测电路。图2为本发明实施例中的涉及的函数。图3为本发明实施例的抑制相关电路。
具体实施例方式下面以结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。理论上并网逆变器只向电网中注入交流电流，然而实际中由于检测与控制的偏移在并网电流中会有一定的直流分量，特别在非隔离的光伏逆变器中直流分量直接注入电网。由于直流分量注入电网对电网设备产生不良影响，引起变压器及互感器饱和，变电所接地网腐蚀等现象发生。产生的具体原因分析
1、所给定的正弦信号中含有直流分量在一些模拟控制的逆变器中，正弦波给定信号由模拟器件产生，所用模拟器件的特性的差异，导致给定信号本身就有一定量的直流分量， 通过闭环波形反馈控制，输出电流波形与给定波形一致，从而导致输出的交流电流中有一定程度的直流分量。2、控制系统反馈通道的零点漂移引起的直流分量反馈通道主要指检测元件与机内的A/D转换器，这两方面的零点漂移是直流分量的主要原因，比如一些霍尔元件由于检测的零点漂移，虽然分量小加上反馈系数本身也小，因而导致输出电流中存有直流分量。另外A/D转换器，在数字化控制电路中，将模拟量转为数字量处理，同样也存在零点漂移，同样在输出电流中有直流分量。3、脉冲分配及死区电路的形成会引起直流分量控制系统产生的SPWM需要经过脉冲的分配，死区电路的分相与设置，再经驱动电路的隔离与放大后驱动开关管，其中元器参数的分散性会引起死区时间不等，各管导通时间中的损失不一致，导致直流分量的产生。4、开关管特性不一致。虽然控制电路产生的脉宽调制波完全对称，但主电路的功率管特性差异，比如饱和压降与关断时存的不一致等，从而造成输出SPWM正负的不对称， 导致输出交流中丰有直流分量。本发明实施例的软硬件直流分量的检测与抑制方法
1、在DSP数字化控制的PWM中，数字电路的输出脉宽也是通过调制波与三角波的数字比较而得到的，因此设计通过检测算出在一个工频周期内PWM输出电压的积分，(包括正负脉冲)，若积分为零，则可认为控制器发出的调制波形是对称的；否则认为有直流分量产生，通过软件补偿法消除相应的直流分量。由于在数字控制器中，每隔一定周期进行采样一次，只要将一个工频周期的调制波在每个工频周期累加，并保证它等于零，就保证了直流分量为零，如果累加之和不为零，就将此值作为下一个工频周期的调制量的补偿值，从而保证直流分量为零。2、针对驱动电路不对称及功率开关管饱和压降不相等引起直流分量时，通过直流检测电路(电流传感器检测)，结合对应的检测电路，检测到直流分量后通过闭环调节(数字化PI调节)使得直流分量为零，这一方法有效解决了全桥逆变器中的死区，电路参数不对称，及波形校正等引起的脉冲宽度不对称，从而抑制了直流分量的产生，当然实现这一功能效果主要取决于直流分量的检测与A/D转换的采样精度。其实现的相关电路图和函数如图1-3所示。综上，上述的实施例并不能穷尽发明涉及的所有情况，技术人员很容易根据本发明的思路进行设计和扩展，得出丰富的实施例，在此就不再进行罗列了。虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种软硬件直流分量的检测与抑制方法，其特征在于在DSP数字化控制的PWM中， 数字电路的输出脉宽通过调制波与三角波的数字比较而得，通过检测在一个工频周期内 PWM输出电压的积分，若积分为零，则控制器发出的调制波形是对称的；否则有直流分量产生，通过软件补偿法消除相应的直流分量。
2.根据权利要求1所述的软硬件直流分量的检测与抑制方法，其特征在于在数字控制器中，每隔一定周期进行采样一次，将一个工频周期的调制波在每个工频周期累加等于零，就保证了直流分量为零；如果累加之和不为零，将此值作为下一个工频周期的调制量的补偿值，从而保证直流分量为零。
3.根据权利要求2所述的软硬件直流分量的检测与抑制方法，其特征在于针对驱动电路不对称及功率开关管饱和压降不相等引起直流分量时，通过直流检测电路，结合对应的检测电路，检测到直流分量后通过闭环调节使得直流分量为零。
4.根据权利要求3所述的软硬件直流分量的检测与抑制方法，其特征在于所述通过直流检测电路是通过电流传感器检测；所述通过闭环调节是通过数字化PI调节。
全文摘要
本发明公开了一种软硬件直流分量的检测与抑制方法在DSP数字化控制的PWM中，数字电路的输出脉宽也是通过调制波与三角波的数字比较而得到的，因此设计通过检测算出在一个工频周期内PWM输出电压的积分，(包括正负脉冲)，若积分为零，则可认为控制器发出的调制波形是对称的；否则认为有直流分量产生，通过软件补偿法消除相应的直流分量。由于在数字控制器中，每隔一定周期进行采样一次，只要将一个工频周期的调制波在每个工频周期累加，并保证它等于零，就保证了直流分量为零，如果累加之和不为零，就将此值作为下一个工频周期的调制量的补偿值，从而保证直流分量为零。
文档编号H02N6/00GK102347705SQ20111015902
公开日2012年2月8日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者孙邦伍, 张海波 申请人:南京冠亚电源设备有限公司