Проекты / Силовая электроника и преобразование энергии

Трехфазный сетевой инвертор 5 кВт

Исследовательский трехфазный инвертор для микросетей: grid forming, grid following, dq-управление, droop control, параллельная работа инверторов и открытая firmware на TI C2000.

Задача

Что нужно было решить

Нужно было разработать силовую платформу для исследований микросетей: инвертор должен работать как в режиме следования за сетью, так и в режиме формирования сети, управлять активной и реактивной мощностью, распределять нагрузку между несколькими устройствами и корректно проходить переходные процессы.

Результат

До чего довели проект

Был разработан аппаратно-программный комплекс трехфазного инвертора: силовая часть, измерения, DSP-контроллер, firmware, локальный интерфейс и лабораторная установка. Изготовлено три устройства, проверены сценарии с двумя инверторами и отключением внешней сети.

Трехфазный сетевой инвертор 5 кВт на начальных стадиях разработки

Материалы проекта

Фотографии и рабочие материалы

Трехфазный сетевой инвертор 5 кВт: тестирование с оборудованием

Трехфазный сетевой инвертор 5 кВт: сборка трех устройств для работы у заказчика

Трехфазный сетевой инвертор 5 кВт: два устройства на финальных стадиях тестирования

Трехфазный сетевой инвертор 5 кВт: три готовых устройства, USB еще без разъема

Трехфазный сетевой инвертор 5 кВт: направляющая потока воздуха для охлаждения радиатора

Трехфазный сетевой инвертор 5 кВт: тестирование и отладка

Инженерный контекст

Какие ограничения были важны

Grid-interactive инвертор должен быть и силовым устройством, и системой управления сетью

В режиме grid forming он формирует напряжение и частоту островной сети

В режиме grid following он синхронизируется с внешней сетью и управляет током

Droop control нужен для распределения мощности между несколькими инверторами без жесткого центрального управления

Сделано

Что входило в работу

силовая архитектура трехфазного инвертора

DC/DC boost-каскад и DC-link

трехфазный мост с нейтральной ветвью

выходная фильтрация и система измерений

драйверная часть IGBT

локальная панель управления, USB и Wi-Fi

firmware для двухъядерного TI C2000

grid forming, grid following, dq-контуры, PLL и droop control

изготовление трех устройств и лабораторные испытания

Подробности

Инженерное описание проекта

Режимы микросети

Инвертор может работать как источник напряжения в островном режиме или как управляемый источник тока при подключении к внешней сети. Это важно для накопителей энергии, распределенной генерации и микросетей.

Управление

В проекте реализованы dq-преобразования, контуры тока и напряжения, PLL, управление P/Q и droop control. Открытая firmware позволяет менять алгоритмы и повторять эксперименты.

Проверка

Проект использовался как исследовательская платформа: проверялись лабораторные сценарии с параллельной работой инверторов и реакцией системы на отключение внешней сети.