太阳能光伏整体集成并网控制器及方法技术

一种太阳能光伏整体集成并网控制器，该装置有太阳能板、控制装置、监控装置、交流负载及交流电网装置，其特征在于：太阳电池方阵与并网逆变单元相互连接，交流电网与交流负载相互连接，并网逆变单元的输出连接到交流电网与交流负载之间的连线，上位机与监控单元相互连接，监控单元与人机界面单元相互连接；上位机、监控单元与人机界面单元相互串接后再与太阳电池方阵、并网逆变单元、交流电网及交流负载相互并接，用ＲＳ２３２接口与人机界面单元及上位机通信连接。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤指一种用于太阳能光伏产业发电系统的控制装置及其方法。
技术介绍
太阳能光伏产业是二十一世纪的新兴产业之一。太阳能光伏发电系统在不断提高太阳电池的光电转换效率及使用寿命的同时，其控制装置的研发和应用是太阳能光伏系统中最为重要和关键的部分。传统的控制器控制太阳能电池方阵的输入阵列数，以满足蓄电池的充电要求，同时通过逆变装置向交流负载供电。该技术的主要技术问题和缺点是，组件独立设计不具备并联或并网运行；控制器采用有级方式控制太阳电池方阵；不具备ZV-ZCS(零压零流开关)谐振软开关逆变技术、全数字化DSP(数字信号处理)技术、数字同步锁相技术、MPPT(Maximum Power Point Trace)自寻优最大功率点技术、反孤岛运行技术、系统集中管理及远程监控技术、系统组件最优化仿真技术。
技术实现思路
为了克服上述不足之处，本专利技术的主要目的旨在提供一种由并网逆变单元、当地监控单元、人机界面单元、远程监控单元组成的系统，该系统通过并网逆变单元，将太阳电池方阵输出的直流电能转换成交流电能，通过监控单元对交流电网的幅值、频率、相位的实时跟踪，使系统能自动迅速与交流电网同相位、同幅值并网运行系统。本专利技术要解决的技术问题是要解决ZV-ZCS(零压零流开关)谐振软开关并网逆变技术、全数字化DSP(数字信号处理)技术、数字同步锁相技术、反孤岛运行技术、系统集中管理及远程监控技术、系统组件最优化仿真技术等问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是该装置由太阳能板、控制装置、监控装置、交流负载及交流电网等模块组成，太阳电池方阵与并网逆变单元相互连接，交流电网与交流负载相互连接，并网逆变单元的输出连接到交流电网与交流负载之间的连线，上位机与监控单元相互连接，监控单元与人机界面单元相互连接；上位机、监控单元与人机界面单元相互串接后再与太阳电池方阵、并网逆变单元、交流电网及交流负载相互并接，用RS232接口与人机界面单元及上位机通信连接。所述的太阳能光伏整体集成并网控制器的并网逆变单元的保护电路输出信号传输到SPWM波形发生模块的输入端，并网输出电流控制模块的一侧输出信号传输到电网过零检测模块的输入端，电网过零检测模块的输出信号传输到同步锁相控制模块的输入端，同步锁相控制模块的输出信号传输到SPWM波形发生模块的输入端，SPWM波形发生模块的输出信号传输到隔离驱动模块的输入端，隔离驱动模块的输出信号传输到功率转换电路的输入端，功率转换电路的输出信号传输到变压器滤波器模块的输入端，变压器滤波器模块的输出信号一路传输到并网输出电流控制模块，另一路传输到输出电压反馈模块，输出电压反馈模块的输出信号传输到软开关及DSP控制单元的输入端，软开关及DSP控制单元的输出信号传输到SPWM波形发生模块的输入端，并网输出电流控制模块的另一侧输出端与交流电网输入端相互并接。所述的太阳能光伏整体集成并网控制器的并网逆变单元的软开关由零电流开关、零电压开关和零电压电流开关组成。所述的太阳能光伏整体集成并网控制器的并网逆变单元的逆变电路由三相全桥电路及绝缘栅场效应管组成；并网逆变单元的驱动回路由低损耗零压零流开通/关断谐振软开关和全数字化DSP电路组成。所述的太阳能光伏整体集成并网控制器的控制装置的控制芯片由16位INTEL80C196MC芯片组成。一种太阳能光伏整体集成并网控制器的并网逆变、电网检测、并网运行控制及管理监控方法，其并网逆变方法用零压零流开通/关断软开关的并网逆变技术完成并网控制系统，用零压零流开通/关断谐振技术、全数字化DSP技术、数字同步锁相技术，将太阳能电池方阵输出的直流电能转换为50/60Hz的正弦波交流电能，自动完成与交流电网同频率、同相位的并网控制。所述的太阳能光伏整体集成并网控制器的并网逆变、电网检测、并网运行控制及管理监控方法的电网检测方法为被动检测与主动检测相结合，其中a)、被动检测方法为电压相位跳变方式，包括步骤1.相位检测监测系统输出电压的每个周波的周期，对前10个周波的平均相位的检测，监测相位的跳变；步骤2.判断相位跳变的整定值设定为5°，整定时间为0.20秒，根据系统输出电压出现一定相位跳变来判断系统是否单独运行，在整定时间内相位变化返回到平均相值时，不判为单独运行；b)、主动检测方法为无功功率变动方式，包括变动通过将并网控制系统的输出电流频率周期性地改变，无功功率产生变动；c)、被动检测方法和主动检测方法相结合为“反孤岛”运行保护。所述的太阳能光伏整体集成并网控制器的并网逆变、电网检测、并网运行控制及管理监控方法的并网运行控制方法包括a)、独立供电及自动同步并网运行控制的具体工作步骤是步骤1.电网解列并网控制系统在电网停电时，实现自动与电网解列，独立向重要负载提供优质交流电能；步骤2.提供电能在配备蓄电池后，系统在夜间不间断地提供电能；步骤3.切换至并网发电在电网恢复供电时，通过与电网电压同步，在不影响给负载供电的情况下切换至并网发电运行方式；步骤4.监测控制系统监测太阳电池方阵输出电压和输出功率，控制太阳能电池方阵投入或停止运行；b)、并网控制系统运行及停止控制的具体工作步骤是步骤1.电压设定电压为太阳电池方阵在25℃时最大输出动作电压的80％值；起动电压1为比电压值高10V；起动电压2为起动电压1的1.05倍；步骤2.运行条件太阳电池方阵的开路电压在超过起动电压1的设定值20分钟后运行；或太阳电池方阵的开路电压在超过起动电压2的设定值10秒钟后运行；步骤3.停止条件太阳电池方阵的输出功率小于标称值的5％20分钟后停止；c)、并网控制系统电压自动调整的具体工作步骤是步骤1.超前相位无功功率控制从功率因素为1过渡到超前无功功率控制的设定值，电网提供超前相位电流节时增加，变换效率；步骤2.输出功率控制当超前相位无功功率控制对电压升高的抑制达到临界值时，系统电压转由输出功率控制，限制并网控制系统的输出功率。所述的太阳能光伏整体集成并网控制器的并网逆变、电网检测、并网运行控制及管理监控方法的管理监控方法用并网控制系统集中管理和当地/远程监控方法完成，其中a)、监控单元通过电压、电流霍尔传感器对并网控制系统各组件参数进行采集，根据各组件参数进行计算和分析，作出相应的控制操作，同时通过RS232或RS485串口与触摸式人机界面、上位机双向通信；b)、用监控单元完成模拟量数据采集、开关量数据采集、开关量控制输出、保护、通信的控制操作。本专利技术的太阳能光伏整体集成并网控制器由并网逆变单元、当地监控单元、人机界面单元、远程监控单元(上位机)组成，该系统通过并网逆变单元，将太阳电池方阵输出的直流电能转换成交流电能，通过监控单元对交流电网的幅值、频率、相位的实时跟踪，使系统能自动迅速与交流电网同相位、同幅值并网。系统通过RS232或RS485接口与人机界面单元及上位机通信，实现系统的当地和远程监控功能。本专利技术的有益效果是以正弦波电流的方式并网送电减小对电网产生谐波干扰和过多的无功分量，用绝缘栅场效应管作逆变电路的功率器件，集功率MOSFET和双极型晶体管的优点于一体，具有驱动电路简单、电压和电流容量大、工作频率高、开关损耗低、安全工作区大、工作可靠性高等优点，该系统结构简单、性能优良、安全可靠、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能光伏整体集成并网控制器，该装置有太阳能板、控制装置、监控装置、交流负载及交流电网装置，其特征在于太阳电池方阵与并网逆变单元相互连接，交流电网与交流负载相互连接，并网逆变单元的输出连接到交流电网与交流负载之间的连线，上位机与监控单元相互连接，监控单元与人机界面单元相互连接；上位机、监控单元与人机界面单元相互串接后再与太阳电池方阵、并网逆变单元、交流电网及交流负载相互并接，用RS232接口与人机界面单元及上位机通信连接。2.根据权利要求1所述的太阳能光伏整体集成并网控制器，其特征在于所述的并网逆变单元的保护电路输出信号传输到SPWM波形发生模块的输入端，并网输出电流控制模块的一侧输出信号传输到电网过零检测模块的输入端，电网过零检测模块的输出信号传输到同步锁相控制模块的输入端，同步锁相控制模块的输出信号传输到SPWM波形发生模块的输入端，SPWM波形发生模块的输出信号传输到隔离驱动模块的输入端，隔离驱动模块的输出信号传输到功率转换电路的输入端，功率转换电路的输出信号传输到变压器滤波器模块的输入端，变压器滤波器模块的输出信号一路传输到并网输出电流控制模块，另一路传输到输出电压反馈模块，输出电压反馈模块的输出信号传输到软开关及DSP控制单元的输入端，软开关及DSP控制单元的输出信号传输到SPWM波形发生模块的输入端，并网输出电流控制模块的另一侧输出端与交流电网输入端相互并接。3.根据权利要求1所述的太阳能光伏整体集成并网控制器，其特征在于所述的并网逆变单元的软开关由零电流开关、零电压开关和零电压电流开关组成。4.根据权利要求1所述的太阳能光伏整体集成并网控制器，其特征在于所述的并网逆变单元的逆变电路由三相全桥电路及绝缘栅场效应管组成；并网逆变单元的驱动回路由低损耗零压零流开通/关断谐振软开关和全数字化DSP电路组成。5.根据权利要求1所述的太阳能光伏整体集成并网控制器，其特征在于所述控制装置的控制芯片由16位INTEL80C196MC芯片组成。6.一种太阳能光伏整体集成并网控制器的并网逆变、电网检测、并网运行控制及管理监控方法，其特征在于并网逆变方法用零压零流开通/关断软开关的并网逆变技术完成并网控制系统，用零压零流开通/关断谐振技术、全数字化DSP技术、数字同步锁相技术，将太阳能电池方阵输出的直流电能转换为50/60Hz的正弦波交流电能，自动完成与交流电网同频率、同相位的并网控制。7.根据权利要求6所述的太阳能光伏整体集成并网控制器的并网逆变、电网检测、并网运行控制及管理监控方法，其特征在于所述的电网检测方法为被动检测与主动检测相结合...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶宁阳，陈鸣波，钱斌，
申请(专利权)人：上海诚意电器有限公司，上海紫仪科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：