專利名稱：一種三相z源中點(diǎn)鉗位多電平光伏逆變器調(diào)制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三相Z源中點(diǎn)鉗位多電平光伏逆變器調(diào)制方法。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的兩電平逆變器相比，中點(diǎn)鉗位多電平逆變器具有開關(guān)器件耐壓等級要求低、輸出波形諧波含量小等優(yōu)點(diǎn)，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中得到了應(yīng)用。由于光伏電池額定輸出電壓較低，通常需要多個(gè)光伏電池板串聯(lián)得到所需的電壓等級，導(dǎo)致光伏發(fā)電系統(tǒng)成本增加。為了解決該問題，可在逆變器前端加入Z源升壓網(wǎng)絡(luò)，組成三相Z源中點(diǎn)鉗位多電平光伏逆變器。由于光伏系統(tǒng)和大地之間存在寄生電容，光伏逆變器控制不當(dāng)將造成寄生電容兩端電壓出現(xiàn)高頻分量，進(jìn)而引起漏電流。漏電流會(huì)導(dǎo)致光伏逆變器輸出電流畸變、產(chǎn)生電磁干擾等問題。采用先進(jìn)調(diào)制策略是漏電流的解決方案之一。目前三相Z源中點(diǎn)鉗位多電平光伏逆變器調(diào)制方法主要有兩種第一種是空間矢量脈寬調(diào)制方法，第二種是多載波調(diào)制方法。第一種調(diào)制方法需要判斷扇區(qū)、計(jì)算矢量作用時(shí)間和矢量序列分布等環(huán)節(jié)，運(yùn)算量較大，實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜；第二種調(diào)制方法同樣需要扇區(qū)判斷，然后通過多載波調(diào)制等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)同樣較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種三相Z源中點(diǎn)鉗位多電平光伏逆變器調(diào)制方法。為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種三相Z源中點(diǎn)鉗位多電平光伏逆變器調(diào)制方法，它具體包括如下步驟
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(I)對于三相Z源中點(diǎn)鉗位多電平光伏逆變器，首先由初始三相調(diào)制波v!、<、V分別相減得到線電壓調(diào)制波<、、y； ，然后分別乘以系數(shù)K得到、Kvl ;(2)由KvL、KvL、Kv〗h經(jīng)零序信號計(jì)算單元得到零序信號V。；(3)將Kv:、Kv；a . K<h分別與零序信號Vtl相加得到調(diào)制波v^、<、v;(4)調(diào)制波<、<、<分別與三角載波Vc通過比較器1、比較器2、比較器3比較后得到邏輯信號Sa、sb、s。；(5)將邏輯信號\、4、&經(jīng)過比較器后的邏輯電路得到開關(guān)信號51^2^1!1、S2a,Slb> S21 S1 S2b, Sle、S2c,Sli^PSc，具體過程為邏輯信號Sa與Sb通過異或門I得到邏輯信號a，邏輯信號a與Sa通過與門I得到邏輯信號d，邏輯信號d與直通信號St通過或門I得到開關(guān)信號Sla ；邏輯信號d通過非門I得到邏輯信號j，邏輯信號j與直通信號St通過或門7得到開關(guān)信號S,a;邏輯信號a與Sb通過與門2得到邏輯信號e，邏輯信號e與直通信號St通過或門2得到開關(guān)信號；
邏輯信號e通過非門2得到邏輯信號k，邏輯信號k與直通信號St通過或門8得到開關(guān)信號S2a ；邏輯信號Sb與S。通過異或門2得到邏輯信號b，邏輯信號b與Sb通過與門3得到邏輯信號f，邏輯信號f與直通信號St通過或門3得到開關(guān)信號Slb ；邏輯信號f通過非門3得到邏輯信號1，邏輯信號I與直通信號St通過或門9得到開關(guān)信號I；h;邏輯信號b與S。通過與門4得到邏輯信號g，邏輯信號g與直通信號St通過或門4得到開關(guān)S ;邏輯信號g通過非門4得到邏輯信號m，邏輯信號m與直通信號St通過或門10得到開關(guān)信號S2b ；邏輯信號Sa與S。通過異或門3得到邏輯信號C，邏輯信號c與S。通過與門5得到邏輯信號h，邏輯信號h與直通信號St通過或門5得到開關(guān)信號Sle ；邏輯信號h通過非門5得到邏輯信號n，邏輯信號n與直通信號St通過或門11得到開關(guān)信號Sll;;邏輯信號c與Sa通過與門6得到邏輯信號i，邏輯信號i與直通信號St通過或門6得到開關(guān)信號瓦￡ ；邏輯信號i通過非門6得到 邏輯信號O，邏輯信號O與直通信號St通過或門12得到開關(guān)信號S2。；其中，由三角載波與vH和\相比較得到直通信號St,當(dāng)三角波大于vH或小于\時(shí)直通信號St為I,當(dāng)三角波小于Vh或大于Vli時(shí)直通信號St為O。由于采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出了一種單載波調(diào)制方法，解決了傳統(tǒng)多載波調(diào)制和空間矢量調(diào)制實(shí)現(xiàn)過于復(fù)雜的問題，同時(shí)保證系統(tǒng)共模電壓恒定，從而使系統(tǒng)漏電流得到有效抑制。開關(guān)信號生成電路結(jié)構(gòu)簡單，既可采用模擬電路實(shí)現(xiàn)，也可采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。


圖1為三相Z源中點(diǎn)鉗位三電平光伏逆變器的電路原理圖；圖2為本發(fā)明提出的單載波開關(guān)信號調(diào)制策略原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。(I)圖1為三相Z源中點(diǎn)鉗位三電平光伏逆變器的電路原理圖，圖2為本發(fā)明提出的開關(guān)信號生成邏輯電路。首先由初始調(diào)制波<、<、V:得到它們的相間信號即線電壓信號<、vL、vl，然后分別乘以系數(shù)K得到Kv^、Kv*a、Kvtch ;(2)由Kv^、Kv〖a、Kv:h經(jīng)零序信號計(jì)算單元得到零序信號V。；(3)將、Kv；a、Kvl分別與零序信號V(l相加得到最終調(diào)制波<、<*、v；(4)由調(diào)制波<、<、分別與三角載波Vc通過比較器1、比較器2、比較器3得到邏輯信號Sa、sb、s。；
(5)將邏輯信號Sa、Sb、S。送到比較器后的簡單邏輯電路得到開關(guān)信號SlaS2aSlaS2aSlbS2b Slb S2h SlcS2c Slc S2c，具體過程為邏輯信號Sa與Sb通過異或門I得到邏輯信號a，邏輯信號a與Sa通過與門I得到邏輯信號d，邏輯信號d與直通信號St通過或門I得到開關(guān)信號Sla ；邏輯信號d通過非門I得到邏輯信號j，邏輯信號j與直通信號St通過或門7得到開關(guān)信號I;邏輯信號a與Sb通過與門2得到邏輯信號e，邏輯信號e與直通信號St通過或門2得到開關(guān)信號瓦3 ；邏輯信號e通過非門2得到邏輯信號k，邏輯信號k與直通信號St通過或門8得到開關(guān)信號S2a ；邏輯信號Sb與S。通過異或門2得到邏輯信號b，邏輯信號b與Sb通過與門3得到邏輯信號f，邏輯信號f與直通信號St通過或門3得到開關(guān)信號Slb ；邏輯信號f通過非門3得到邏輯信號1，邏輯信號I與直通信號St通過或門9得到開關(guān)信號Slh;邏輯信號b與S。通過與 門4得到邏輯信號g，邏輯信號g與直通信號St通過或門4得到開關(guān)信號民,；邏輯信號g通過非門4得到邏輯信號m，邏輯信號m與直通信號St通過或門10得到開關(guān)信號S2b ；邏輯信號Sa與S。通過異或門3得到邏輯信號C，邏輯信號c與S。通過與門5得到邏輯信號h，邏輯信號h與直通信號St通過或門5得到開關(guān)信號Sle ；邏輯信號h通過非門5得到邏輯信號n，邏輯信號n與直通信號St通過或門11得到開關(guān)信號S1l ;邏輯信號c與Sa通過與門6得到邏輯信號i，邏輯信號i與直通信號St通過或門6得到開關(guān)信號民￡ ；邏輯信號i通過非門6得到邏輯信號O，邏輯信號O與直通信號St通過或門12得到開關(guān)信號S2。；其中，由三角載波與Vj^P Vlj相比較得到直通信號St,當(dāng)三角波大于vH或小于Vlj時(shí)直通信號St為I,當(dāng)三角波小于Vh或大于Vli時(shí)直通信號St為0(6)表I為不同開關(guān)狀態(tài)與共模電壓Vai的關(guān)系，表I中所示開關(guān)狀態(tài)由圖2中本發(fā)明提出的單載波調(diào)制方式實(shí)現(xiàn)。由表I可見共有9種開關(guān)狀態(tài)，前8種為非橋臂直通的情況，第9種為發(fā)生橋臂直通的情況。9種開關(guān)信號又可以分為3類第一類直通信號St為0,邏輯信號Sa、Sb、S。全為0或全為I的情況,如表I中第I行和第9行所示，此時(shí)主電路的外側(cè)開關(guān)管對應(yīng)的開關(guān)信號Sla，§2a,Slb，§a，Slc,§2c全為0，而內(nèi)側(cè)開關(guān)管的開關(guān)信號S2a Sla S2b Slb S2c I全為I，此時(shí)Van=Vbn=Vcm=VpnA其中Vpn為光伏電池板兩端電壓，根據(jù)共模電壓的計(jì)算公式=Vqi=(Va^VbZVcm)/3，可得共模電壓VeM=VPN/2。第二類直通信號ST為0，邏輯信號Sa、Sb、Sc如表中第3行到第9行所示，共模電壓KV^V^+Vj/^V /^。VAN、VBN、VCN有三種可能的取值，分別為Vc、Vpn/2、Vl。其中Vc是Z源網(wǎng)絡(luò)中電容兩端的電壓，Vc=BbVpn。'是Z源網(wǎng)絡(luò)中電感兩端的電壓' =(1-BbVpn),其中Bb是升壓系數(shù)=，T(I是橋臂直通時(shí)間，T是開關(guān)周期，即三角載波的周期。如1-U *,/ I )
表I中所示?？紤]到^%、￥,￥^有三種可能的取值，各開關(guān)狀態(tài)下需滿足這三種取值在￥_、Vbn^cm上平均分配，才能保證共模電壓Vcm恒定，以表I中第3行為例，調(diào)制波、v；\ V與三角載波通過比較器獲得邏輯信號Sa、Sb、S。分別為1、0、0，然后將該邏輯信號送到后面的邏輯電路，得到開關(guān)信號I,、l,、Slb，、§2b,、Slc;，、S2c^*0，Sla、S2a、S2b、§1h、Slc^ L全為 1，此時(shí) Vm=BbVpn、Vbn=(1-Bb)Vpn, Vcn=Vpn/2，共模電壓 Vcm= (VAN+VBN+VCN)/3=VPN/2 ;同理，其它5種開關(guān)狀態(tài)同樣可以保證共模電壓恒定為Vpn/2。第三類如表中第10行所示，此時(shí)直通信號St為1，不論邏輯信號Sa、Sb、S。為0或1，直通信號St送到邏輯電路后，所有的開關(guān)狀態(tài)都變?yōu)?，此時(shí)共模電壓Vcm- (Vm+Vbn+Vcn) /3-Vpn/2。綜上所述，圖2中提出的單載波調(diào)制策略可以實(shí)現(xiàn)表I中的開關(guān)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)共模電壓恒定，從而使系統(tǒng)漏電流得到有效抑制。表I開關(guān)狀態(tài)和系統(tǒng)共模電壓
權(quán)利要求
1.一種三相Z源中點(diǎn)鉗位多電平光伏逆變器調(diào)制方法，其特征在于它具體包括如下步驟(1)對于三相Z源中點(diǎn)鉗位多電平光伏逆變器，首先由初始三相調(diào)制波V!、<、V:分別相減得到線電壓調(diào)制波<、《、v ，然后分別乘以系數(shù)K得到KvIc 、Kvl ;(2)由K<、Kv；w> K<h經(jīng)零序信號計(jì)算單元得到零序信號Vtl ;(3)將KvL、KvL. Κλ4分別與零序信號Vtl相加得到調(diào)制波V·、V;(4)調(diào)制波、V、分別與三角載波Vc通過比較器1、比較器2、比較器3比較后得到邏輯信號Sa、Sb、S。；(5)將邏輯信號Sa、Sb、S。經(jīng)過比較器后的邏輯電路得到開關(guān)信號Sla、S2a、§la、S2a,Slb, S2bA、S2b、Slc、S2c^S1JPS2c，具體過程為邏輯信號Sa與Sb通過異或門I得到邏輯信號a，邏輯信號a與Sa通過與門I得到邏輯信號d，邏輯信號d與直通信號St通過或門I得到開關(guān)信號Sla ；邏輯信號d通過非門I得到邏輯信號j，邏輯信號j與直通信號St通過或門7得到開關(guān)信號Sla邏輯信號a與Sb通過與門2得到邏輯信號e，邏輯信號e與直通信號St通過或門2得到開關(guān)信S邏輯信號e通過非門2得到邏輯信號k，邏輯信號k與直通信號St通過或門8得到開關(guān)信號S2a ；邏輯信號Sb與S。通過異或門2得到邏輯信號b，邏輯信號b與Sb通過與門3得到邏輯信號f，邏輯信號f與直通信號St通過或門3得到開關(guān)信號Slb ；邏輯信號f通過非門3得到邏輯信號1，邏輯信號I與直通信號St通過或門9得到開關(guān)信號；邏輯信號b與S。通過與門4得到邏輯信號g，邏輯信號g與直通信號St通過或門4得到開關(guān)信號S2h;邏輯信號g通過非門4得到邏輯信號m，邏輯信號m與直通信號St通過或門10得到開關(guān)信號S2b ；`邏輯信號Sa與S。通過異或門3得到邏輯信號C，邏輯信號C與S。通過與門5得到邏輯信號h，邏輯信號h與直通信號St通過或門5得到開關(guān)信號Sl。；邏輯信號h通過非門5得到邏輯信號n，邏輯信號η與直通信號St通過或門11得到開關(guān)信號S1邏輯信號c與Sa通過與門6得到邏輯信號i，邏輯信號i與直通信號St通過或門6得到開關(guān)信號S2l^;邏輯信號i通過非門6得到邏輯信號0，邏輯信號ο與直通信號St通過或門12得到開關(guān)信號S2。；其中，由三角載波與Vh和\相比較得到直通信號ST，當(dāng)三角波大于Vh或小于\時(shí)直通信號St為I,當(dāng)三角波小于Vh或大于Vli時(shí)直通信號St為O。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三相Z源中點(diǎn)鉗位多電平光伏逆變器調(diào)制方法，該方法首先由初始調(diào)制波得到線電壓信號并分別乘以系數(shù)K，然后經(jīng)零序信號計(jì)算單元得到零序信號v0，零序信號與相加得到最終調(diào)制波調(diào)制波與載波通過比較器得到邏輯信號Sa、Sb、Sc，由載波與vH和vL比較得到直通信號ST，邏輯信號Sa、Sb、Sc與直通信號ST經(jīng)本發(fā)明中的邏輯電路得到開關(guān)信號。本發(fā)明的有益效果是提出了一種單載波調(diào)制方法，解決了傳統(tǒng)多載波調(diào)制和空間矢量調(diào)制實(shí)現(xiàn)過于復(fù)雜的問題，同時(shí)保證系統(tǒng)共模電壓恒定，從而使系統(tǒng)漏電流得到有效抑制。開關(guān)信號生成電路結(jié)構(gòu)簡單，既可采用模擬電路實(shí)現(xiàn)，也可采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。
文檔編號H02M7/483GK103051227SQ20121056658
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者郭小強(qiáng), 魏寶澤 申請人:燕山大學(xué)