微型三相逆變并網(wǎng)控制器調(diào)試與分析

摘要：前些年，大規(guī)模電力故障頻發(fā)，例如美國大停電、中國南方冰雪災(zāi)害帶來的大停電，這些都暴露出了當(dāng)時(shí)電力網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)。第一，大規(guī)模的電力系統(tǒng)中，地域性的事故容易擴(kuò)大發(fā)生連鎖反應(yīng)，連鎖反應(yīng)也帶來大規(guī)模的停電甚至毀滅性的災(zāi)難，其次，在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，互相連接了的大型電力系統(tǒng)不能提供理想的電力。微型電網(wǎng)技術(shù)可以用獨(dú)立的能源發(fā)電裝置作為供電電源，可以單獨(dú)組網(wǎng)。

本文主要通過搭建一個(gè)微型并網(wǎng)裝置，并對(duì)并網(wǎng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，記錄一系列數(shù)據(jù)，對(duì)微電網(wǎng)的供電系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供幫助，具有一定的實(shí)踐價(jià)值。

關(guān)鍵詞：三相并網(wǎng);逆變器;控制器

Abstract：In the past few years，large-scale power failures，such as the blackouts in the United States and the blackouts caused by the snow disaster in southern China，have exposed the shortcomings of the power network at that time.First，in large-scale power systems，regional accidents tend to expand and chain reactions，and chain reactions also cause large-scale power outages and even devastating disasters.Second，in some remote areas，large interconnected power systems cannot Provide the ideal power.Microgrid technology can use independent energy generation devices as the power supply and can be networked separately.

This paper mainly studies a micro-grid device built by us and monitor the grid-connected state to obtain a series of data provides assistance for the practical application of the power supply system technology of the microgrid and has certain practical value.

Keywords：Three-phase grid connection，inverter，controller

1.對(duì)微型三相逆變并網(wǎng)控制器的聯(lián)合調(diào)試

1.1單獨(dú)運(yùn)行試驗(yàn)

（1）逆變器開環(huán)試驗(yàn)

在開始試驗(yàn)前需要先驗(yàn)證主功率板和測(cè)量電路是否準(zhǔn)確。來確定試驗(yàn)所需要的系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)是否穩(wěn)定、可靠，對(duì)其先進(jìn)行開環(huán)試驗(yàn)。輸出波形如下圖所示：

由圖中得知，上述輸出波形RMS可達(dá)14.1V，正弦波平滑，沒有明顯噪點(diǎn)，頻率為50Hz，。需要對(duì)其空載情況進(jìn)行長時(shí)間工作測(cè)試，以確保試驗(yàn)平臺(tái)的穩(wěn)定性和可靠性。

（2）逆變器的閉環(huán)試驗(yàn)

三相逆變并網(wǎng)控制器一般工作在并網(wǎng)模式和單獨(dú)運(yùn)行模式，在單獨(dú)運(yùn)行模式的時(shí)候需要有一個(gè)電壓環(huán)開控制輸出電壓穩(wěn)定，降低系統(tǒng)電壓調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率，必須具有良好的穩(wěn)態(tài)能力。如圖1.2為單獨(dú)運(yùn)行的時(shí)候的閉環(huán)輸出波形。

從上圖可以看出波形較為平滑，有效值達(dá)到14.1V，能夠快速的達(dá)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，經(jīng)測(cè)量輸出的電流達(dá)到2A，功率能達(dá)到90W。閉環(huán)試驗(yàn)的成功說明了，微型三相逆變并網(wǎng)控制器能夠進(jìn)行并網(wǎng)，且系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到了驗(yàn)證。

1.2 逆變器的并網(wǎng)運(yùn)行試驗(yàn)

在并網(wǎng)運(yùn)行的時(shí)候運(yùn)用燈泡法來確定2個(gè)三相逆變器是否達(dá)到并聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過調(diào)試之后成功并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)電流比1：1，圖1.3是相位觸發(fā)信號(hào)還有三相逆變并網(wǎng)控制器的輸出的電壓波形和電流波形圖

經(jīng)過驗(yàn)證試驗(yàn)，電網(wǎng)的THD達(dá)到0.4%小于規(guī)定的3%，并且能夠達(dá)到電流比在1：2和2：1之間可調(diào)，THD測(cè)量由儀器測(cè)得。

2對(duì)微型三相逆變并網(wǎng)控制器的分析

本章主要是分析在聯(lián)合調(diào)試實(shí)驗(yàn)中遇見的一些問題，并給出了一些逆變器的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2.1調(diào)試中遇到的問題

2.1.1外特性

由于負(fù)載的減小，輸出電流的逐漸變大，輸出電壓下降較多，且三相對(duì)稱負(fù)載由于發(fā)熱所發(fā)生的變化不一致，又由于是三相三線制，因此造成輸出的3個(gè)線電壓不一定相同，變成了帶不平衡負(fù)載。為了解決這個(gè)問題，在PID調(diào)節(jié)的時(shí)候加入積分飽和算法，并調(diào)整PID的系數(shù)，且盡量使三相負(fù)載平衡。

2.1.2 逆變器并網(wǎng)測(cè)量問題

由于并網(wǎng)測(cè)和逆變側(cè)相距較遠(yuǎn)，且測(cè)量模塊和從機(jī)之間也距離較長，測(cè)量模塊要輸出有一個(gè)相位觸發(fā)信號(hào)。但是在實(shí)際的聯(lián)合調(diào)試中，由于距離較長，造成的測(cè)量電壓不穩(wěn)定，測(cè)量的觸發(fā)脈沖信號(hào)也極為不穩(wěn)，這個(gè)現(xiàn)象尤其是在滿載的時(shí)候最為明顯。

為了解決這個(gè)問題，采取了以下措施：

1.采用磁環(huán)約束來解決信號(hào)干擾的問題。

2.在觸發(fā)信號(hào)輸出端加一個(gè)功率發(fā)射電路，提供更高功率觸發(fā)信號(hào)。

3.在三相逆變電路接上共模電容，減少共模干擾。

4.AD測(cè)量模塊的GND利用差模電容接到系統(tǒng)的表面。

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作者簡介：

姚婕妤：1998年3月30日出生，浙江嘉興人，中國計(jì)量大學(xué)質(zhì)量與安全工程學(xué)院安全工程專業(yè)大四學(xué)生

（作者單位：中國計(jì)量大學(xué)質(zhì)量與安全工程學(xué)院）