T型三電平光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)環(huán)流抑制和中點(diǎn)平衡方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于SVPWM調(diào)制的T型S電平光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)環(huán)流抑制和中 點(diǎn)平衡方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)中電力電子變換器滲透率日益增高， 特別是多電平變換器具有諧波少、耐壓高、開關(guān)應(yīng)力小、電磁干擾巧lectromagnetic Interference,EMI)少等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于高壓直流輸電、可再生能源分布式發(fā)電及微網(wǎng)領(lǐng) 域。特別是T型S電平拓?fù)洌啾扔趥鹘y(tǒng)的NPCS電平拓?fù)?，具有?dǎo)通損耗小，空間體積小， 保護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，在一定的功率等級和開關(guān)頻率下，較NPCS電平拓?fù)溆兄叩哪芰棵?度和更高的效率，因此已經(jīng)成為市場的主流，特別是隨著光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，T型S電平 由于其獨(dú)有的優(yōu)勢已經(jīng)成為光伏逆變器主要拓?fù)湫问健?br>[0003] 但是由于開關(guān)應(yīng)力的影響，單機(jī)T型=電平逆變器不能滿足光伏大功率并網(wǎng)逆變 器的要求，因此多臺T型=電平逆變器的并聯(lián)已經(jīng)成為一種光伏發(fā)電系統(tǒng)能量變換的主要 趨勢。
[0004] 然而T型=電平逆變器的并聯(lián)會有零序環(huán)流產(chǎn)生，零序環(huán)流會增加系統(tǒng)的損耗， 降低系統(tǒng)的效率，造成并聯(lián)逆變器的電流應(yīng)力不平衡和嚴(yán)重的電磁干擾，影響IGBT開關(guān)管 的使用壽命。
[0005] 而且對于T型S電平來說，存在中點(diǎn)電位不平衡的問題。中點(diǎn)電位不平衡將帶來 輸出電壓波形崎變、電平數(shù)降低、逆變器開關(guān)器件承受的電壓不均衡、電容的壽命降低等危 害。因此控制T型S電平中點(diǎn)平衡非常關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種基于SVPWM調(diào)制的T型S電平光 伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)環(huán)流抑制和中點(diǎn)平衡方法，通過改變小矢量的開通時(shí)間來實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)平衡 的控制，然后在此基礎(chǔ)上，通過PI控制器計(jì)算得到小矢量修正值，再次改變小矢量的開通 時(shí)間來實(shí)現(xiàn)環(huán)流的抑制。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[000引T型S電平光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)中點(diǎn)平衡方法，兩臺T型S電平光伏并網(wǎng)逆變器 并聯(lián)的系統(tǒng)采用SVPWM調(diào)制方法，上側(cè)為主支路上的第一逆變器，下側(cè)為并聯(lián)支路上的第 二逆變器，系統(tǒng)包括L濾波的2臺T型S電平逆變器并聯(lián)，每臺T型S電平逆變器包括并聯(lián) 的S相橋臂，每相橋臂包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT管，各相橋臂的中點(diǎn)一側(cè)串聯(lián)兩個(gè)方向不同的 IGBT管，另一側(cè)經(jīng)濾波器與電阻連接；在并聯(lián)的各橋臂輸入端接入同一臺直流電壓源；輸 入電壓源并聯(lián)的電容，中點(diǎn)連接各項(xiàng)橋臂的兩個(gè)方向不同IGBT管的一端，各個(gè)IGBT管均由 控制電路驅(qū)動(dòng)，交流側(cè)經(jīng)過L濾波后實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)功能。
[0009] 電容為中點(diǎn)猜位電容，容值幾百到幾千微法。
[0010] 所述濾波器為L濾波電路。
[0011] 所述控制電路包括保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路、采樣調(diào)理電路，采樣調(diào)理電路連接DSP模 塊，DSP模塊與保護(hù)電路雙向通信，DSP模塊連接驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路輸出PWM信號驅(qū)動(dòng)橋臂 中IGBT管的開通與關(guān)斷。
[0012] 所述采樣調(diào)理電路采集輸入電壓源的直流電壓、直流電流、濾波器輸出的=相電 壓值大小。
[0013] T型=電平光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)環(huán)流抑制和中點(diǎn)平衡方法，包括W下步驟，
[0014] 第一步，將S電平轉(zhuǎn)化成兩電平的SVPWM，在SVPWM的基礎(chǔ)上計(jì)算出每相橋臂的狀 態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間；
[0015] 第二步，對每相橋臂的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，得到最終的PWM信號。
[0016] 所述第一步中S電平轉(zhuǎn)化成兩電平的SVPWM的具體方法為，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. T型三電平光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)中點(diǎn)平衡方法，兩臺T型三電平光伏并網(wǎng)逆變器并 聯(lián)的系統(tǒng)采用SVPWM調(diào)制方法，上側(cè)為主支路上的第一逆變器，下側(cè)為并聯(lián)支路上的第二 逆變器，其特征是，包括以下步驟， 第一步，將三電平轉(zhuǎn)化成兩電平的SVPWM，在SVPWM的基礎(chǔ)上計(jì)算出每相橋臂的狀態(tài)轉(zhuǎn) 換時(shí)間； 第二步，對每相橋臂的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，得到最終的PWM信號。
2. 如權(quán)利要求1所述T型三電平光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)中點(diǎn)平衡方法，其特征是，所述第 一步中三電平轉(zhuǎn)化成兩電平的SVPWM的具體方法為，
其中，為轉(zhuǎn)化成兩電平的電壓參考矢量，|=、為三電平的電壓參 考矢量，U/= -U/-U/，VDC為輸入電壓； 在兩電平SVPWM算法的基礎(chǔ)上得到每相橋臂的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間I，Tv，心的具體方法為，
其中：C= 0? 5T「b，I\=Ts-(a-b)，a=max(Tu，Tv，Tw)，b=min(Tu，Tv，Tw)，Ts為一個(gè) 開關(guān)周期時(shí)間。
3. 如權(quán)利要求1所述T型三電平光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)中點(diǎn)平衡方法，其特征是，所述第 二步中每相橋臂的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間調(diào)整的具體方法為， 當(dāng)Vdcl>Vdc2時(shí)，Vdcl、Vdc2分別為直流側(cè)上下電容的電壓值，每相橋臂的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí) 間改為：第一步中計(jì)算出的轉(zhuǎn)換時(shí)間減去a倍的第一步中計(jì)算出的最小轉(zhuǎn)換時(shí)間，a是一 個(gè)〇~1之間的常數(shù)，從而可以得到新的開通時(shí)間； 當(dāng)Vdcl〈Vdc2時(shí)，Vdcl、Vdc2分別為直流側(cè)上下電容的電壓值，每相橋臂的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí) 間改為：第一步中計(jì)算出的轉(zhuǎn)換時(shí)間加上a倍的第一步中計(jì)算出的最小轉(zhuǎn)換時(shí)間，a是一 個(gè)〇~1之間的常數(shù)，從而可以得到新的開通時(shí)間。
4. 如權(quán)利要求3所述T型三電平光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)中點(diǎn)平衡方法，其特征是，優(yōu)選 的，所述a的取值范圍是[0.3,07]。
5. 基于權(quán)利要求1所述的T型三電平光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)中點(diǎn)平衡方法的環(huán)流抑制方 法，其特征是，包括以下步驟， 第一步，實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)平衡后，對第二逆變器的零序電流進(jìn)行采樣； 第二步，得到PI控制器計(jì)算出的小矢量修正值y; 第三步，改變小矢量的開通時(shí)間； 小矢量POO的開通時(shí)間改為：實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)平衡方法中第二步得到的轉(zhuǎn)換時(shí)間加上PI控制 器計(jì)算出的小矢量修正值y; 小矢量ONN的開通時(shí)間改為：實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)平衡方法中第二步得到的轉(zhuǎn)換時(shí)間減去PI控制 器計(jì)算出的小矢量修正值y。
【專利摘要】本發(fā)明公開了T型三電平光伏并網(wǎng)逆變器并聯(lián)環(huán)流抑制和中點(diǎn)平衡方法，實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)平衡的方法包括步驟，第一步，將三電平轉(zhuǎn)化成兩電平的SVPWM，在SVPWM的基礎(chǔ)上計(jì)算出每相橋臂的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間；第二步，對每相橋臂的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，得到最終的PWM信號。在實(shí)現(xiàn)中點(diǎn)平衡后，然后根據(jù)PI控制器計(jì)算出的小矢量的修正值，通過改變小矢量的開通時(shí)間實(shí)現(xiàn)環(huán)流抑制。本發(fā)明能夠采用的中點(diǎn)平衡方法能夠克服直流側(cè)電容的波動(dòng)，而且對于輸出波形質(zhì)量有所改善；本發(fā)明的方法能夠簡單方便的實(shí)現(xiàn)環(huán)流的抑制，控制簡單；本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)中點(diǎn)平衡控制和環(huán)流抑制，解決了T型逆變器并聯(lián)的難題；和傳統(tǒng)的采用硬件解決環(huán)流的方法相比，本發(fā)明的成本較低。
【IPC分類】H02M7-5395, H02M7-5387, H02J3-38
【公開號】CN104702140
【申請?zhí)枴緾N201510126213
【發(fā)明人】張承慧, 邢相洋, 陳阿蓮, 張子成
【申請人】山東大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月20日