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新能源发电控制技术
《电气自动化》2014年第36卷第4期
The New Energy Power Control Technology
基于分布式控制系统的500kW光伏逆变器设计
张平,王俊辉,胡朝燕,王琴,曲慧星
(国电南瑞科技股份有限公司,江苏南京210061)
摘要:针对光伏逆变器常用的集中式控制系统,存在信号处理过于集中、强弱电信号不易分离、弱电信号易受干扰等缺点,设计了一
种模块化的分布式控制系统,并应用于光伏逆变器。详细介绍了控制系统的构架和控制流程,各分布式单元的功能与光纤通
信机制;主电路系统和控制策略。逆变器在光伏电站进行了长期运行试验,验证了其性能与可靠性,给出了并网运行波形
关键词:光伏逆变器;分布式;光纤通信;双环控制;抗干扰设计
DOI:10.3969/j?iss.1000-3886.2014.04.014
[中图分类号」TM46[文献标志码」A[文章编号]1000-3886(2014)04-0041-02
Design of 500 kw Photovoltaic Inverter Based on Distributed Control System
ZHANG Ping, WANG Jun-hui, HU Chao-yan, WANG Qin, QU Hui-xing
(NARI Technology Development Co, Ltd, Nanjing Jiangsu 2100061, China
Abstract In view of disadvantages of centralized control systems commonly used for the photovoltaic control system such as over-centralized
signal processing, difficult separation of light-current signal from heavy-current signal and high interference susceptibility of liht
current signal, this paper presents a modular distributed control system applied in a photovoltaic inverter It introduces details on the
framework and control process of the control system, functions and optical fiber ommucaton of every distributed unit, main circuit
system and its control strategy. The long time operational test at the photovoltaic power station verifies the performance and reliability
of the inverter. Grid connection waveforms are given
Keywords: photovoltaic inverter; distributed control system; optical ber communication; dual-loop control; anti-interference design
0引言
个主控制单元最多可连接12个分布式控制单元,根据光
光伏逆变器是太阳能发电的一个关键设备,其可靠性和性能伏逆变器不同功率等级和主电路串并联情况,可配置不同数量的
直接影形响到光伏并网的安全和质量。目前大多数光伏逆变器都各种分布式单元,从而实现了控制系统良好的扩展性能。
采用集中式控制系统,但此系统存在信号处理过于集中,强弱电
双通道
信号不易分离,弱电信号传输距离较长、易受干扰和扩展性能不
倍号
主把制単元
逆变拆控制
双通道
足等缺点,在一定程度上影响到光伏逆变器的性能和可靠性。针
对上述缺点,本文设计了一种模块化、扩展性强和光纤通信的分
电网处称无?
布式控制系统,有效的提高了控制系统的性能与可靠性。
图1分布式控制系统连接示意阳
结合本控制系统与并联的二个250kW三相逆变回路主电1.1光纤通信协议
路,本文研制了一种基于分布式控制系统的500kW光伏逆变器,
并在光伏发电站对光伏逆变器进行了小批量长期运行试验,验证
光伏逆变器控制系统需要满足对功率器件IGBT的高频控制
性能,一般需要在一个开关周期内完成一个完整的控制过程,即
了其性能与可靠性
按时序完成信号采集、控制计算和PWM输出。以开关频率3
1分布式控制系统设计
K为例,需要在312.5us内完成一个上述控制过程。对于分布
分布式控制系统包括主控制单元、逆变桥控制单元、电网信式控制系统,信号采集、控制计算、PWM信号输出分布在不同的
号处理单元、开关量单元4种分布式单元。主控制单元与其它单分布式单元中完成,且须按先后时序完成,而这些控制过程本身
元之间为星型连接,采用光纤通信,连接方式如图1所示,各单元会占用一个控制周期的大部分时间,所以为了保证控制的实时性
间信号实现了良好的电气隔离。同时光纤通信本身抗干扰性能要求,必须保证各单元间通信的实时性。
较好,且采用了热备份的双通道通信(每通道为一收一发),从而
常用的标准通信协议如TCP/IP、CAN、 PROFIBUS等,通信实
保障了光纤通信本身的可幕性。另外,各分布式单元对各种信号时性一般都在1m以上,不能达到此要求,所以本系统设计了
分别进行就地处理,从而减少了信号的传输距离,故减少了各种
种实时光纤通信协议,采用无应答的短帧编码方式,通信速率为
强弱电信号之间的相互干扰。所以分布式系统提高了控制系统
的可靠性。
25 Mbit/s,其实时性可保证传输43Byte数据在20us内完成。
实时通信协议包括二种帧,一种是同步帧,一种数据帧。同
步帧用于主控制单元对各分布式单元发送同步指令,同步帧长度
定稿日期:2013-11-07
为1Byte。数据帧包括三个部分:协议码、数据和校验码。协议码
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