基于電網(wǎng)電壓過(guò)零點(diǎn)和同步調(diào)制的pwm載波自同步控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電網(wǎng)電壓過(guò)零點(diǎn)和同步調(diào)制的PWM載波自同步控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光伏發(fā)電等新能源發(fā)電系統(tǒng)的容量在不斷增加，為了提供大容量高質(zhì)量的交流電，逆變器通常采用單個(gè)大功率逆變器或多個(gè)小功率逆變器并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，采用單個(gè)大容量逆變器有如下一些缺點(diǎn):①逆變器的功率等級(jí)受到功率開(kāi)關(guān)器件功率等級(jí)的限制。②從制造商的角度看，對(duì)于不同等級(jí)的不同產(chǎn)品，單個(gè)逆變器會(huì)造成時(shí)間和成本的浪費(fèi)，這也使得產(chǎn)業(yè)化及其管理更為復(fù)雜。③擴(kuò)展性較差。④可靠性較差。
[0003]基于上述原因，多個(gè)中小功率逆變器的并聯(lián)運(yùn)行是當(dāng)今很重要的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)多臺(tái)共直流母線并網(wǎng)逆變器在交流側(cè)直接并聯(lián)時(shí)，并網(wǎng)逆變器之間會(huì)形成零序電流的環(huán)流通路，若并聯(lián)逆變器之間的硬件參數(shù)和控制參數(shù)不一致、開(kāi)關(guān)器件動(dòng)作不能完全同步，零序電壓作用于并聯(lián)逆變器之間的輸入電抗器，就會(huì)產(chǎn)生零序環(huán)流。另外，電網(wǎng)電壓在運(yùn)行的過(guò)程中由于受到負(fù)載的影響而導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的頻率發(fā)生波動(dòng)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)逆變器的載波不同步，也會(huì)產(chǎn)生很大的環(huán)流。環(huán)流會(huì)使并網(wǎng)電流畸變嚴(yán)重，損耗增加，系統(tǒng)效率降低。環(huán)流可以分為零序環(huán)流和非零序環(huán)流，對(duì)于采用LC濾波器且具有電流內(nèi)環(huán)的并聯(lián)逆變器而言，非零序環(huán)流很小，可以忽略，零序環(huán)流是環(huán)流的主要成分，因此，通過(guò)載波自同步技術(shù)減小多臺(tái)共直流母線并網(wǎng)逆變器的零序環(huán)流十分必要。同等條件下多臺(tái)并聯(lián)逆變器的PWM載波完全反相時(shí)產(chǎn)生的環(huán)流最大，多臺(tái)并聯(lián)逆變器的PWM載波完全同相時(shí)產(chǎn)生的環(huán)流最小。因此，本發(fā)明著眼于如何實(shí)現(xiàn)多臺(tái)并聯(lián)逆變器的載波完全同相(即載波同步)而提出的一種PWM載波自同步控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于電網(wǎng)電壓過(guò)零點(diǎn)和同步調(diào)制的PWM載波自同步控制方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中多臺(tái)并聯(lián)逆變器運(yùn)行時(shí)存在零序環(huán)流的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，基于電網(wǎng)電壓過(guò)零點(diǎn)和同步調(diào)制的PWM載波自同步控制方法，系統(tǒng)并聯(lián)的每臺(tái)逆變器均按照以下步驟實(shí)施:
[0006]步驟1、采集三相電網(wǎng)相電壓檢測(cè)值u_a、u_b、u_c ；
[0007]步驟2、將步驟I采集到的三相電網(wǎng)相電壓檢測(cè)值u_a、u_b、u_c通過(guò)基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的鎖相環(huán)計(jì)算出當(dāng)前工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k);同時(shí)步驟I中采集到的a相電網(wǎng)電壓檢測(cè)值u_a通過(guò)過(guò)零比較器與零進(jìn)行比較產(chǎn)生方波信號(hào)Pulse;
[0008]步驟3、實(shí)時(shí)讀取步驟2計(jì)算出的當(dāng)前工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k)，通過(guò)得到的當(dāng)前工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k)進(jìn)行電網(wǎng)頻率波動(dòng)判斷，從而輸出電網(wǎng)頻率波動(dòng)標(biāo)志 flag ；
[0009]步驟4、步驟3輸出電網(wǎng)頻率波動(dòng)標(biāo)志flag輸入D觸發(fā)器的信號(hào)輸入D端，同時(shí)步驟2中產(chǎn)生的方波信號(hào)Pulse輸入D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)elk端，得到D觸發(fā)器的輸出Q端的信號(hào)；
[0010]步驟5、將步驟4中得到的D觸發(fā)器的輸出Q端的信號(hào)輸入到微控制器的外部輸入信號(hào)捕獲端，由微控制器的上升沿捕獲中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)PWM載波周期的計(jì)算和內(nèi)部PWM載波周期寄存器裝載工作，即完成PWM載波自同步控制。
[0011]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0012]步驟3中通過(guò)得到的當(dāng)前工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k)進(jìn)行電網(wǎng)頻率波動(dòng)判斷，從而輸出電網(wǎng)頻率波動(dòng)標(biāo)志flag，具體為:
[0013]當(dāng)前工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k)和前一個(gè)工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k-l)進(jìn)行比較:
[0014]①若fg(k) = fg(k-l)，輸出電網(wǎng)頻率波動(dòng)標(biāo)志flag = O ；
[0015]②若fg(k) ^ fg(k-l)，輸出電網(wǎng)頻率波動(dòng)標(biāo)志flag = I ；
[0016]然后把當(dāng)前工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k)賦值給前一個(gè)工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率 fg(k-l)，即 fg(k-l) = fg(k)。
[0017]步驟5中D觸發(fā)器的輸出Q端的信號(hào)輸入到微控制器的外部輸入信號(hào)捕獲端，由微控制器的上升沿捕獲中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)PWM載波周期的計(jì)算和內(nèi)部PWM載波周期寄存器裝載工作，具體為:
[0018]微控制器的外部輸入信號(hào)捕獲端檢測(cè)到上升沿信號(hào)后，就會(huì)立即去執(zhí)行捕獲中斷服務(wù)程序，進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，
[0019]步驟5.1、清除上升沿捕獲中斷標(biāo)志；
[0020]步驟5.2、讀取當(dāng)前工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k)；
[0021]步驟5.3、讀取載波比N值；
[0022]步驟5.4、根據(jù)步驟5.2讀取的當(dāng)前工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k)和步驟5.3讀取的載波比N值，通過(guò)下式計(jì)算當(dāng)前PWM載波周期Ts (k):
[0023]Ts (k) = I/(N*fg (k) *Tm)，
[0024]其中Tm為微控制器的機(jī)器周期；
[0025]步驟5.5、將步驟5.4得到的當(dāng)前PWM載波周期Ts (k)裝載到PWM載波周期寄存器中，更新PWM載波周期；
[0026]步驟5.6、清除電網(wǎng)頻率波動(dòng)標(biāo)志flag = O。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)電網(wǎng)電壓過(guò)零點(diǎn)和同步調(diào)制實(shí)現(xiàn)多臺(tái)并聯(lián)逆變器各自PWM載波之間的自同步控制，減少零序環(huán)流，進(jìn)而減小并網(wǎng)電流的畸變，減少電路損耗，提尚系統(tǒng)效率。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本發(fā)明PWM載波自同步控制方法控制部分的框圖；
[0029]圖2是本發(fā)明PWM載波自同步控制方法中電網(wǎng)頻率波動(dòng)判斷的程序流程圖；
[0030]圖3是本發(fā)明PWM載波自同步控制方法中上升沿捕獲中斷服務(wù)程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]本發(fā)明基于電網(wǎng)電壓過(guò)零點(diǎn)和同步調(diào)制的PWM載波自同步控制方法，系統(tǒng)并聯(lián)的每臺(tái)逆變器都要按照?qǐng)D1 (圖1中虛線框內(nèi)部表示微控制器的內(nèi)部，由微控制器的軟件程序?qū)崿F(xiàn)；虛線框尾部由相應(yīng)的硬件電路實(shí)現(xiàn))所示進(jìn)行各自的處理，系統(tǒng)并聯(lián)的每臺(tái)逆變器均按照以下步驟實(shí)施:
[0033]步驟1、采集三相電網(wǎng)相電壓檢測(cè)值u_a、u_b、u_c ；
[0034]步驟2、將步驟I中采集到的三相電網(wǎng)相電壓檢測(cè)值u_a、u_b、u_c通過(guò)各自的基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的鎖相環(huán)計(jì)算出當(dāng)前工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k);同時(shí)步驟I中采集到的a相電網(wǎng)電壓檢測(cè)值u_a通過(guò)過(guò)零比較器與零進(jìn)行比較，產(chǎn)生方波信號(hào)Pulse ;
[0035]步驟3、如圖2所示，讀取當(dāng)前工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k)，然后將當(dāng)前工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k)和前一個(gè)工頻周期的電網(wǎng)電壓頻率fg(k-l)進(jìn)行比較:
[0036]①若fg(k) = fg(k-l)，則表明電網(wǎng)電壓頻率沒(méi)有變化，保持前一個(gè)工頻周期的頻率，輸出電網(wǎng)頻率波動(dòng)標(biāo)志flag =