PTS-系列之PEK-100系列教學

PEK-110模塊之單相并網(wǎng)逆變器

寫在前面的話

經(jīng)過前幾期對于PTS-800中基本的電路圖拓撲結構的學習，我們已經(jīng)掌握了基本的電路模型。從PEK-100系列開始，在固有電路拓撲基礎上開始對電路的控制方式進行學習。本期將針對單相全橋逆變PEK-110的控制方式以及與新能源中光伏發(fā)電結合探究最大功率點追蹤技術的學習。

PEK-110

單相逆變器

實驗原理：

單相全橋并網(wǎng)逆變器采用雙閉環(huán)控制的單極性倍頻調(diào)制，外環(huán)是電壓回路用以維持直流側電容電壓，電壓環(huán)的輸出作為內(nèi)環(huán)的給定信號。內(nèi)環(huán)是電感電流回路用以維持單位功率并網(wǎng)，給定信號是電壓環(huán)的輸出。電流環(huán)的輸出信號作為調(diào)制波與載波進行比較得到逆變器的控制信號。

在單位功率并網(wǎng)前提下，交流側的輸入功率如下：

在單位功率并網(wǎng)條件下，電路簡化圖如下：

根據(jù)上式可以看出，逆變器的輸出功率包含一個直流分量和一個二次諧波分量，該二次諧波將對直流側造成二次諧波。根據(jù)功率守恒，直流側的平均功率等于交流側功率的直流分量。因此，

由直流測電源對電容充電可知：

為了衰減直流側電壓的二次諧波含量，電壓外環(huán)的帶寬必須遠小于120Hz才可以。因此電壓環(huán)控制器可以選擇type II型控制器（即：PI+低通濾波器）

電流環(huán)設計：

根據(jù)電感兩端的電壓公式可以畫出上圖，為了抵消輸出電壓對回路的擾動，我們采取了前饋控制。對于控制器Gi的設計，可以采取P、PI以及Type 2等控制方式。本次我們選擇較為簡單的P控制器進行設計。令Gi=k1，則傳遞函數(shù)如下：

其中Ui為開關頻率的十分之一到八分之一。

電壓環(huán)設計：

電壓回路控制方塊圖如圖所示。假設電流回路響應之帶寬較電壓回路帶寬高四倍以上，則電流回路之響應在分析電壓回路響應時可以被視為1。由于我們選擇了type II型控制器，已知電壓帶寬為Uv，則：

鎖相環(huán)設計：

在并網(wǎng)過程中，為了獲取電網(wǎng)的相位，需要進行鎖相環(huán)的設計。

根據(jù)上式，電網(wǎng)將獲取的相位信號與電網(wǎng)信號的正弦值誤差進行PI控制。為了獲取電網(wǎng)相位的正弦值與余弦值，采用了延時四分之一個周期的信號分別計算。

實驗效果：

硬件電路圖：

總　結：

并網(wǎng)電流小于直流側的輸入電流是由于負載和變換器存在功率損耗。經(jīng)過以上對單相并網(wǎng)逆變器的講解有助于學生進行學習了解雙閉環(huán)并網(wǎng)控制器的設計流程。固緯電子在電力電子教學方向致力于為老師減少壓力，緩解學生的學習壓力，因此開創(chuàng)了全新的理論與實踐相結合的教學模式，還請各位老師同學進行了解轉(zhuǎn)發(fā)。

附：為了提供學生更加豐富的學習資料，本次我們提供了matlab的仿真文件，感興趣的可以點贊轉(zhuǎn)發(fā)，在文章下面留言以及聯(lián)系方式或郵箱可以免費提供仿真文件。

仿真效果圖：

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