專利名稱：維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(huán)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于逆變器領(lǐng)域，具體是一種維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(huán)控制方法。
背景技術(shù)：
目前在業(yè)界10 20kW功率等級光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中，其主電路拓?fù)渲饕荁oost+基于三電平技術(shù)的逆變器兩級結(jié)構(gòu)，其中三電平的一大關(guān)鍵技術(shù)就是要一直維持直流側(cè)中點電壓的平衡，但是由于元件參數(shù)的差異和輸出控制的誤差，難免中點電壓會不平衡，如果不加以控制，就會逐漸惡化，大大降低逆變電流的波形質(zhì)量直到整個三電平系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為兩電平。針對這一現(xiàn)狀，目前業(yè)界主要有兩類控制策略:一是利用前級Boost來控制，通過控制Boost的占空比來不斷調(diào)節(jié)，但這樣就必須要求前級是兩路Boost電路，而且如果在兩路都要求有MPPT功能時候，就會顧此失彼，犧牲一種功能；另外一種策略就是實時檢測流過中點的電流，結(jié)合電壓偏移通過一系列的基于空間矢量變換計算使得上下電容的電荷量達(dá)到一動態(tài)平衡，這樣做雖然理論上可以做到精確控制，但這樣增加了硬件成本和軟件計算量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述中存在的缺點，提出一種節(jié)省時間和運算量的基于實時改變小矢量導(dǎo)通因子的維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(huán)控制方法。本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(huán)控制方法，它包括連接電池板的EMI濾波器、Boost升壓電路、三電平逆變器、低通濾波器以及連接市電的EMI濾波器；EMI濾波器濾除電池板的直流電的高頻噪聲的干擾，直流電進(jìn)入Boost升壓電路后提高DC電壓，然后進(jìn)入三電平逆變器將DC電流轉(zhuǎn)換成為AC電流，然后通過低通濾波器輸送到連接市電的EMI濾波器，還包括基于DSP和CPLD的控制電路，該控制電路的控制方法如下:a、根據(jù)運算指令計算空間矢量的幅值和相角的步驟；b、判斷該矢量處于哪個扇區(qū)和小三角形的步驟；C、計算各7段式導(dǎo)通序列的導(dǎo)通時間的步驟；d、判斷中點電壓偏移量是否在-1% — 1%的范圍內(nèi)，是在-1% — 1%的范圍時則兩個小矢量個導(dǎo)通50% ;不是在-1% — 1%的范圍時則判斷中點電壓是否正向偏移；e、根據(jù)d步驟中，中點電壓是正向偏移，則根據(jù)中點電壓的偏移量將負(fù)小矢量導(dǎo)通比例在上一個計算周期基礎(chǔ)上逐漸繼續(xù)增大或減??；當(dāng)中點電壓不是正向偏移時，則根據(jù)中點電壓的偏移量將正小矢量導(dǎo)通比例在上一個計算周期基礎(chǔ)上逐漸繼續(xù)增大或減小;f、窄脈沖處理程序，PWM輸出。步驟e中所述的負(fù)小矢量比例、正小矢量比例均大于50%。
本發(fā)明的優(yōu)點是本方法直接在軟件每個中斷處理程序中完成，不會增加另外的時間開銷和較多的運算量，使得程序在一個合理的滯環(huán)范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實時調(diào)整小矢量導(dǎo)通因子示意圖(以正小矢量為例)；圖3為三電平空間矢量對應(yīng)圖(以第一扇區(qū)第三個三角形為例)；圖4導(dǎo)通因子過小時拋棄窄脈沖示意圖(以第一扇區(qū)第三個三角形為例)，其中(a)為正常的的7段式導(dǎo)通序列，(b)簡單的處理窄脈沖方式，(C)本發(fā)明中所采取的處理窄脈沖方式；圖5T型三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；圖6本發(fā)明方法流程具體實施例方式如圖2 (以正小矢量為例)所示，本發(fā)明采用7段式導(dǎo)通序列，為了降低開關(guān)損耗，每個序列都從小矢量出發(fā)，而小矢量總是成對出現(xiàn)，另外一個必為冗余矢量，本發(fā)明的核心就是兩個成對出現(xiàn)的小矢量的導(dǎo)通因子。如果理論上中點電壓處于一個較為接受的范圍比如1%，每個小矢量的導(dǎo)通比例就是各占0.5，剛好使得不偏向任何一個直流側(cè)電容。如果中點電壓往正向偏移但未達(dá)到2%，那么相應(yīng)正小矢量的導(dǎo)通比例就下降到0.4，負(fù)小矢量的比例就提高到0.6，如果繼續(xù)正向偏移，將繼續(xù)按照這個趨勢去調(diào)節(jié)；如果中點電壓偏移在1%以內(nèi)，就停止修改導(dǎo)通因子，如果反向偏移，就相應(yīng)增大正小矢量的導(dǎo)通因子。如果導(dǎo)通因子達(dá)到0.9或者0.1，就停止改變導(dǎo)通因子，因為導(dǎo)通時間過短就會造成窄脈沖，這時就直接拋棄該導(dǎo)通時間短的小矢量，但作為一個整體，必須同時拋棄三相的導(dǎo)通序列，否則就會使得輸出波形畸變，如圖3和圖4 (以第一扇區(qū)第3個三角形為例)所示。如果此時中點電壓仍然偏移加大，甚至超出保護(hù)范圍，這樣就必須停止逆變器工作，認(rèn)為其故障，進(jìn)行其它方面的排查。維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(huán)控制方法，它包括連接電池板的EMI濾波器、Boost升壓電路、三電平逆變器、低通濾波器以及連接市電的EMI濾波器；EMI濾波器濾除電池板的直流電的高頻噪聲的干擾，直流電進(jìn)入Boost升壓電路后提高DC電壓，然后進(jìn)入三電平逆變器將DC電流轉(zhuǎn)換成為AC電流，然后通過低通濾波器輸送到連接市電的EMI濾波器，還包括基于DSP和CPLD的控制電路，該控制電路的控制方法如下:a、根據(jù)運算指令計算空間矢量的幅值和相角的步驟；b、判斷該矢量處于哪個扇區(qū)和小三角形的步驟；C、計算各7段式導(dǎo)通序列的導(dǎo)通時間的步驟；d、判斷中點電壓偏移量是否在-1% — 1%的范圍內(nèi)，是在-1% — 1%的范圍時則兩個小矢量個導(dǎo)通50% ;不是在-1% — 1%的范圍時則判斷中點電壓是否正向偏移；e、根據(jù)d步驟中，中點電壓是正向偏移，則根據(jù)中點電壓的偏移量將負(fù)小矢量導(dǎo)通比例在上一個計算周期基礎(chǔ)上逐漸繼續(xù)增大或減小；當(dāng)中點電壓不是正向偏移時，則根據(jù)中點電壓的偏移量將正小矢量導(dǎo)通比例在上一個計算周期基礎(chǔ)上逐漸繼續(xù)增大或減小;f、窄脈沖處理程序，PWM輸出。步驟e中所述的負(fù)小矢量比例、正小矢量比例均大于50%
權(quán)利要求
1.維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(huán)控制方法，它包括連接電池板的EMI濾波器、Boost升壓電路、三電平逆變器、低通濾波器以及連接市電的EMI濾波器；EMI濾波器濾除電池板的直流電的高頻噪聲的干擾，直流電進(jìn)入Boost升壓電路后提高DC電壓，然后進(jìn)入三電平逆變器將DC電流轉(zhuǎn)換成為AC電流，然后通過低通濾波器輸送到連接市電的EMI濾波器，其特征在于:還包括基于DSP和CPLD的控制電路，該控制電路的控制方法如下: a、根據(jù)運算指令計算空間矢量的幅值和相角的步驟； b、判斷該矢量處于哪個扇區(qū)和小三角形的步驟； C、計算各7段式導(dǎo)通序列的導(dǎo)通時間的步驟； d、判斷中點電壓偏移量是否在-1%一1%的范圍內(nèi)，是在-1%—1%的范圍時則兩個小矢量個導(dǎo)通50% ;不是在-1% — 1%的范圍時則判斷中點電壓是否正向偏移； e、根據(jù)d步驟中，中點電壓是正向偏移，則根據(jù)中點電壓的偏移量將負(fù)小矢量導(dǎo)通比例在上一個計算周期基礎(chǔ)上逐漸繼續(xù)增大或減小；當(dāng)中點電壓不是正向偏移時，則根據(jù)中點電壓的偏移量將正小矢量導(dǎo)通比例在上一個計算周期基礎(chǔ)上逐漸繼續(xù)增大或減??； f、窄脈沖處理程序，PWM輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(huán)控制方法，其特征在于:步驟e中所述的負(fù)小矢量比例、正小矢量比例均大于50%。
全文摘要
本發(fā)明屬于逆變器領(lǐng)域，具體是一種維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(huán)控制方法。維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(huán)控制方法，它包括連接電池板的EMI濾波器、Boost升壓電路、三電平逆變器、低通濾波器以及連接市電的EMI濾波器；EMI濾波器濾除電池板的直流電的高頻噪聲的干擾，直流電進(jìn)入Boost升壓電路后提高DC電壓，然后進(jìn)入三電平逆變器將DC電流轉(zhuǎn)換成為AC電流，然后通過低通濾波器輸送到連接市電的EMI濾波器，還包括基于DSP和CPLD的控制電路。本發(fā)明的優(yōu)點是本方法直接在軟件每個中斷處理程序中完成，不會增加另外的時間開銷和較多的運算量，使得程序在一個合理的滯環(huán)范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。
文檔編號H02M7/483GK103178737SQ20131009594
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者陳波 申請人:江蘇寶豐新能源科技有限公司