风能-太阳能双峰值检测IGBT逆变器的研究与设计

　　0 引言

　　当今世界， 随着人们生活水平的不断提高，电力已经成为人们生活中必不可少的动力来源，人们对电的依赖也越来越多。 与此同时， 资源缺乏的压力却不断增大。如何解决人们需求增加与资源不断减少之间的矛盾，成为当今国内外学者一直在研究与探讨的问题。利用绿色可再生资源是一条很好的出路， 风能、 太阳能就是取之不尽的天然绿色可再生资源。

　　风光互补发电系统是一种将太阳能和风能转化为电能的装置。太阳能与风能在时间上和地域上有着很强的互补性，可以弥补单一能源发电造成的不均衡的缺陷，使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性， 其优点是稳定， 无污染，无噪音，不产生废弃物。 而逆变器又是风光互补发电系统的关键设备，直接关系到供电质量和系统运行的可靠性。 这样， 采用什么样的方法能使逆变器发出稳定的交流电给负载供电，是要解决的首要问题。

　　本文从系统的实际出发，提出一种新的逆变器控制方法—— —双峰值检测法，能较好地控制逆变器直流母线端电压的稳定, 提高系统供电质量，对边远地区和供电紧张城市用户用有很大帮助。

　　1 系统组成和工作原理

　　整套发电系统主要是由风电系统、 光电系统、柴油机后备发电系统、 逆变器系统、 控制系统五大部分组成， 图1为系统结构框图。

　　风电系统是利用风力发电机组，将风能转换成电能，然后通过控制器对逆变器直流端充电的一套系统。风机可采用专门设计的变桨距风力发电机或调叶面风力发电机。 风电系统的优点是系统日发电量大， 系统造价低， 运行维护成本低; 缺点是可靠性较差。 光电系统是利用光电池板， 将太阳能转换成电能， 储存在太阳能蓄电池中，再通过控制器对逆变器直流端充电的一套系统。该系统的特点是可靠性高， 运行维护成本低; 缺点是系统造价高。 柴油机发电系统是在风-光发电系统出现故障或是供电不足时的后备系统，目前已经趋于完善， 本文不再多讲。 因此， 利用风-光互补发电且以风电为主， 柴油机作为后备系统，是最佳匹配方案。 控制单元是整套系统的大脑，可选用目前功能强大的DSP系列。逆变器设计为PWM触发， 单向IGBT逆变器， 采用目前成熟的大功率电力电子功率转换器件IGBT， 确保逆变器系统正常工作。

　　2 逆变器控制方式-双峰值检测法

　　逆变器的控制结构图如图 2 所示。对于整套系统来说， 稳定逆变器直流端母线电压, 提高系统供电质量是系统控制的首要任务。双峰值检测法即根据负载电压U4 的需要， 确定逆变器直流母线端电压 U2 的范围 U2min-U2max， 从而确定风力发电机三相线电压 U1 的最大峰值取值 U1max 与最小峰值取值 U1min 和太阳能蓄电池电压 U3 的最大峰， 值取值 U3max 与最小峰值取值 U3min，这样根据 U1 和 U3的双峰值来对风电系统和光电系统进行控制， 进而达到对逆变器母线端电压进行最优化控制的目的。