一種t型三電平單相并網(wǎng)逆變器的控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種T型三電平單相并網(wǎng)逆變器 的控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著能源消耗逐年增加，常規(guī)能源日益枯竭，太陽能和風(fēng)能等可再生能源 得到迅速的發(fā)展。并網(wǎng)逆變器作為分布式發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)連接的橋梁，是分布式發(fā)電系統(tǒng) 的核心。其中，T型三電平單相并網(wǎng)逆變器是一種重要的并網(wǎng)逆變器，其具有較少的功率開 關(guān)管以及逆變器效率高等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)主要是通過dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的PI控制法或靜止坐標(biāo)系下的準(zhǔn)諧振 控制法等控制方法對T型三電平單相并網(wǎng)逆變器進(jìn)行控制。然而，這些控制方法均涉及 PffM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制）控制和電流閉內(nèi)環(huán)，導(dǎo)致其控制過程較為復(fù) 雜，靈活性較差。
[0004] 綜上所述可以看出，如何簡化T型三電平單相并網(wǎng)逆變器的控制過程，從而提高 控制靈活度是目前亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種T型三電平單相并網(wǎng)逆變器的控制方法及 系統(tǒng)，簡化了 T型三電平單相并網(wǎng)逆變器的控制過程，從而提高了控制靈活度。其具體方案 如下：
[0006] -種T型三電平單相并網(wǎng)逆變器的控制方法，應(yīng)用于T型三電平單相并網(wǎng)逆變器， 所述逆變器包括功率開關(guān)管集，所述功率開關(guān)管集包括位于a相橋臂的第一功率開關(guān)管組 和位于b相橋臂的第二功率開關(guān)管組，每一功率開關(guān)管組均包括四個功率開關(guān)管；其中，所 述功率開關(guān)管集可形成九種開關(guān)狀態(tài)；所述方法包括：
[0007] 獲取當(dāng)前時刻的電網(wǎng)電壓、逆變器輸出電流和直流母線電壓，其中，所述逆變器輸 出電流為所述a相橋臂或所述b相橋臂的輸出電流，所述直流母線電壓包括正母線電壓和 負(fù)母線電壓；
[0008] 利用所述電網(wǎng)電壓和所述逆變器輸出電流，計算當(dāng)前時刻下所述逆變器的參考輸 出電壓；
[0009] 利用所述參考輸出電壓、所述逆變器輸出電流、當(dāng)前時刻的直流母線電壓和所述 九種開關(guān)狀態(tài)，分別計算每一種開關(guān)狀態(tài)下預(yù)設(shè)控制目標(biāo)函數(shù)的函數(shù)值，相應(yīng)的得到九個 目標(biāo)函數(shù)值；所述預(yù)設(shè)控制目標(biāo)函數(shù)為預(yù)先確定的用于計算中性點(diǎn)電壓偏離程度的函數(shù)；
[0010] 將所述九個目標(biāo)函數(shù)值中數(shù)值最小的一個目標(biāo)函數(shù)值作為最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值，并根 據(jù)該最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值，確定下一時刻最優(yōu)的直流母線電壓。
[0011] 優(yōu)選的，所述利用所述電網(wǎng)電壓和所述逆變器輸出電流，計算當(dāng)前時刻下所述逆 變器的參考輸出電壓的過程具體包括：
[0012] 利用線性插值法，對當(dāng)前時刻和歷史時刻下所述逆變器的參考輸出電流進(jìn)行插值 運(yùn)算，得到下一時刻所述逆變器的參考輸出電流，其中，所述逆變器的參考輸出電流為所述 a相橋臂或所述b相橋臂的參考輸出電流；
[0013] 利用所述電網(wǎng)電壓、所述逆變器輸出電流和下一時刻所述逆變器的參考輸出電 流，計算得到所述參考輸出電壓。
[0014] 優(yōu)選的，所述利用所述參考輸出電壓、所述逆變器輸出電流、當(dāng)前時刻的直流母線 電壓和所述九種開關(guān)狀態(tài)，分別計算每一種開關(guān)狀態(tài)下預(yù)設(shè)控制目標(biāo)函數(shù)的函數(shù)值，相應(yīng) 的得到九個目標(biāo)函數(shù)值的過程包括：
[0015] 利用當(dāng)前時刻的直流母線電壓和所述九種開關(guān)狀態(tài)，分別計算當(dāng)前時刻下所述逆 變器每一種開關(guān)狀態(tài)所對應(yīng)的輸出電壓，相應(yīng)地得到九個輸出電壓值；
[0016] 利用所述逆變器輸出電流、當(dāng)前時刻的直流母線電壓和所述九種開關(guān)狀態(tài)，分別 計算下一時刻所述逆變器每一種開關(guān)狀態(tài)所對應(yīng)的直流母線電壓，相應(yīng)地得到九組直流母 線電壓值，其中，一組直流母線電壓值包括一個正母線電壓值和一個負(fù)母線電壓值；
[0017] 利用所述參考輸出電壓、所述九個輸出電壓值和所述九組直流母線電壓值，分別 計算每一種開關(guān)狀態(tài)下所述預(yù)設(shè)控制目標(biāo)函數(shù)的函數(shù)值，相應(yīng)的得到所述九個目標(biāo)函數(shù) 值；其中所述九個目標(biāo)函數(shù)值與所述九組直流母線電壓值一一對應(yīng)。
[0018] 優(yōu)選的，所述根據(jù)該最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值，確定下一時刻最優(yōu)的直流母線電壓的過程 包括：
[0019] 將與該最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值所對應(yīng)的一組直流母線電壓值確定為下一時刻最優(yōu)的直 流母線電壓的電壓值。
[0020] 優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)控制目標(biāo)函數(shù)為：
[0021]
[0022] 其中，仏㈨為所述參考輸出電壓，uab(k)表示所述輸出電壓值、Vp(k+1)表示下一 時刻的正母線電壓值，Vn(k+1)表示下一時刻的負(fù)母線電壓值，λν*中性點(diǎn)電壓平衡權(quán)重 系數(shù)。
[0023] 優(yōu)選的，λ亦取值為〇· 3。
[0024] 本發(fā)明還公開了一種T型三電平單相并網(wǎng)逆變器的控制系統(tǒng)，應(yīng)用于T型三電平 單相并網(wǎng)逆變器，所述逆變器包括功率開關(guān)管集，所述功率開關(guān)管集包括位于a相橋臂的 第一功率開關(guān)管組和位于b相橋臂的第二功率開關(guān)管組，每一功率開關(guān)管組均包括四個功 率開關(guān)管；其中，所述功率開關(guān)管集可形成九種開關(guān)狀態(tài)；所述系統(tǒng)包括：
[0025] 數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取當(dāng)前時刻的電網(wǎng)電壓、逆變器輸出電流和直流母線電壓， 其中，所述逆變器輸出電流為所述a相橋臂或所述b相橋臂的輸出電流；
[0026] 第一計算模塊，用于利用所述電網(wǎng)電壓和所述逆變器輸出電流，計算當(dāng)前時刻下 所述逆變器的參考輸出電壓；
[0027] 第二計算模塊，用于利用所述參考輸出電壓、所述逆變器輸出電流、當(dāng)前時刻的直 流母線電壓和所述九種開關(guān)狀態(tài)，分別計算每一種開關(guān)狀態(tài)下預(yù)設(shè)控制目標(biāo)函數(shù)的函數(shù) 值，相應(yīng)的得到九個目標(biāo)函數(shù)值；所述預(yù)設(shè)控制目標(biāo)函數(shù)為預(yù)先確定的用于計算中性點(diǎn)電 壓偏離程度的函數(shù)；
[0028] 電壓確定模塊，用于將所述九個目標(biāo)函數(shù)值中數(shù)值最小的一個目標(biāo)函數(shù)值作為最 優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值，并根據(jù)該最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值，確定下一時刻最優(yōu)的直流母線電壓。
[0029] 優(yōu)選的，所述第一計算模塊包括：
[0030] 第一計算單元，用于利用線性插值法，對當(dāng)前時刻和歷史時刻下所述逆變器的參 考輸出電流進(jìn)行插值運(yùn)算，得到下一時刻所述逆變器的參考輸出電流，其中，所述逆變器的 參考輸出電流為所述a相橋臂或所述b相橋臂的參考輸出電流；
[0031] 第二計算單元，用于利用所述電網(wǎng)電壓、所述逆變器輸出電流和下一時刻所述逆 變器的參考輸出電流，計算得到所述參考輸出電壓。
[0032] 優(yōu)選的，所述第二計算模塊包括：
[0033] 第三計算單元，用于利用當(dāng)前時刻的直流母線電壓和所述九種開關(guān)狀態(tài)，分別計 算當(dāng)前時刻下所述逆變器每一種開關(guān)狀態(tài)所對應(yīng)的輸出電壓，相應(yīng)地得到九個輸出電壓 值；
[0034] 第四計算單元，用于利用所述逆變器輸出電流、當(dāng)前時刻的直流母線電壓和所述 九種開關(guān)狀態(tài)，分別計算下一時刻所述逆變器每一種開關(guān)狀態(tài)所對應(yīng)的直流母線電壓，相 應(yīng)地得到九組直流母線電壓值；
[0035] 第五計算單元，用于利用所述參考輸出電壓、所述九個輸出電壓值和所述九組直 流母線電壓值，分別計算每一種開關(guān)狀態(tài)下所述預(yù)設(shè)控制目標(biāo)函數(shù)的函數(shù)值，相應(yīng)的得到 所述九個目標(biāo)函數(shù)值；其中所述九個目標(biāo)函數(shù)值與所述九組直流母線電壓值一一對應(yīng)。
[0036] 優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)控制目標(biāo)函數(shù)為：
[0037]
[0038] 其中，心(幻為所述參考輸出電壓，uab(k)表示所述輸出電壓值、Vp(k+Ι)表示下一 時刻的正母線電壓值，Vn(k+1)表示下一時刻的負(fù)母線電壓值，λν*中性點(diǎn)電壓平衡權(quán)重 系數(shù)。
[0039] 本發(fā)明中，T型三電平單相并網(wǎng)逆變器的控制方法包括：獲取當(dāng)前時刻的電網(wǎng)電 壓、逆變器輸出電流和直流母線電壓；接著利用電網(wǎng)電壓和逆變器輸出電流，計算當(dāng)前時刻 下逆變器的參考輸出電壓；然后利用參考輸出電壓、逆變器輸出電流、當(dāng)前時刻的直流母線 電壓和九種開關(guān)狀態(tài)，分別計算每一種開關(guān)狀態(tài)下預(yù)設(shè)控制目標(biāo)函數(shù)的函數(shù)值，相應(yīng)的得 到九個目標(biāo)函數(shù)值，其中，預(yù)設(shè)控制目標(biāo)函數(shù)為預(yù)先確定的用于計算中性點(diǎn)電壓偏離程度 的函數(shù)；最后將九個目標(biāo)函數(shù)值中數(shù)值最小的一個目標(biāo)函數(shù)值作為最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值，并根 據(jù)該最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值，確定下一時刻最優(yōu)的直流母線電壓。由上可見，本發(fā)明利用用于計算 中性點(diǎn)電壓偏離程度的預(yù)設(shè)控制目標(biāo)函數(shù)，確定逆變器九種開關(guān)狀態(tài)中每