對高頻隔離dc/ac逆變器電路的控制方法和電路的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力技術(shù)和控制技術(shù)領域，尤其涉及一種對高頻隔離DC/AC逆變器電路的控制方法和電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境和能源問題在全球范圍內(nèi)成為焦點，光伏發(fā)電已成為發(fā)展前景最為廣闊的發(fā)電技術(shù)之一，相比于化石能源、風能、核能、生物質(zhì)能的發(fā)電技術(shù)，光伏發(fā)電在實際應用中有以下優(yōu)勢:無污染、可再生、普遍性、機動靈活、分布式電力系統(tǒng)、維護管理費用少等等。光伏并網(wǎng)逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)中能量的轉(zhuǎn)換和控制核心，根據(jù)電氣隔離形式分為:非電氣隔離型和隔離型。由于非電氣隔離型光伏逆變器電路中存在共模電流，在增加系統(tǒng)損耗的同時，還會影響逆變器的正常工作，并向電網(wǎng)注入大量諧波，帶來安全問題。
[0003]為解決共模電流的問題，常用的有兩種方法。一種是在非隔離型逆變器的電路結(jié)構(gòu)上進行改進，另一種是采用隔離型逆變器。前者通過增加輔助開關管改進非隔離型逆變器的電路結(jié)構(gòu)，降低共模電壓的大小，從而降低共模電流的大小，雖然該方法可以實現(xiàn)高效、高質(zhì)量的并網(wǎng)，但是由于存在的安全問題和輸入、輸出側(cè)的電壓匹配問題，其應用還是受到一定的限制。
[0004]出于以上考慮，越來越多的應用場合要求光伏逆變器實現(xiàn)電氣隔離。隔離型光伏逆變器中引入變壓器，來實現(xiàn)光伏電池與電網(wǎng)的電氣隔離。隔離型光伏逆變器有效地提高了光伏側(cè)的電氣安全性，消除了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的共模電流問題。根據(jù)變壓器的不同工作頻率，隔離型光伏逆變器可以分為:工頻隔離型和高頻隔離型。然而，工頻變壓器具有重量重，體積大等缺點；另外，工頻變壓器也給逆變器產(chǎn)生了較大的損耗，增加了發(fā)電系統(tǒng)的成本和運輸、安裝的難度。隨著技術(shù)的發(fā)展，高頻鏈逆變技術(shù)采用高頻變壓器替代工頻變壓器進行隔離，顯著提高了逆變器系統(tǒng)的功率密度，減小了體積和重量。隨著高頻鏈技術(shù)和器件發(fā)展，高頻隔離型逆變器的效率也在不斷提高。
[0005]在高頻隔離型光伏并網(wǎng)逆變器中，目前常用的控制策略主要有三種。第一種控制策略為:前級高頻逆變器采用Pmi調(diào)制，將輸入直流電壓變換為高頻等脈寬的交流脈沖電壓，經(jīng)高頻變壓器隔離以及高頻整流和電容濾波后，產(chǎn)生穩(wěn)定的直流電壓，再由后級并網(wǎng)逆變器經(jīng)高頻SPWM控制產(chǎn)生工頻交流電壓實現(xiàn)并網(wǎng)。該控制策略前后兩級逆變器獨立控制，結(jié)構(gòu)相對簡單，但也導致電路中所有開關管均工作在高頻狀態(tài)，開關損耗較大，不適合對效率要求較高的應用場合。
[0006]第二種控制策略為前級采用調(diào)制SPWPM控制方式，后級采用帶有中間直流環(huán)節(jié)的高頻整流和工頻逆變形式。具體表現(xiàn)為:前級高頻逆變器在實現(xiàn)高頻逆變的同時完成正弦調(diào)制功能，將直流電壓直接變換為高頻調(diào)制SPWPM電壓脈沖，經(jīng)高頻變壓器隔離傳輸?shù)胶蠹壵鳝h(huán)節(jié)，經(jīng)高頻整流及電容濾波后，將高頻調(diào)制SPWPM電壓脈沖翻轉(zhuǎn)為并網(wǎng)正弦半波，后級逆變器采用過零點切換的工頻開關形式，產(chǎn)生并網(wǎng)所需交流電壓。這種控制方法經(jīng)過直流(DC)-高頻交流(HFAC)-直流(DC)-工頻交流(LFAC)，由于后級存在中間直流環(huán)節(jié)，開關管數(shù)量多，開關損耗大。同時后級逆變器開關管工作在工頻模式，能有效減小開關損耗，但是工頻切換存在交流電流過零點畸變問題。
[0007]第三種控制策略前級采用調(diào)制SPWPM控制方式，后級采用高頻工作模式。具體表現(xiàn)為:前級高頻逆變器在實現(xiàn)高頻逆變的同時完成正弦調(diào)制功能，將直流電壓直接變換為高頻調(diào)制SPWPM電壓脈沖，經(jīng)高頻變壓器隔離后傳輸?shù)胶蠹墸蟛捎弥懿ㄗ儞Q器將高頻交流直接變換成低頻交流電壓，實現(xiàn)并網(wǎng)控制。該控制方法只經(jīng)過DC-HFAC-LFAC兩級變換，有助于提高系統(tǒng)效率。后級開關管工作在高頻模式，并且采用雙向開關，在并網(wǎng)電流過零點能平滑切換，可以實現(xiàn)功率雙向流動，但是存在漏感電流斷續(xù)、開關管耐壓高、開關損耗大等問題。
[0008]綜上所述，在現(xiàn)有高頻隔離光伏并網(wǎng)逆變器控制策略中，存在變換級數(shù)多、開關管數(shù)量較多、開關損耗大、系統(tǒng)效率較低，以及電流過零點畸變、并網(wǎng)電流諧波較大等問題，限制了高頻隔離型并網(wǎng)逆變器在光伏發(fā)電領域中的應用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的實施例提供了一種對高頻隔離DC/AC逆變器電路的控制方法和電路，能有效減小開關損耗、提尚系統(tǒng)效率。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。
[0011 ] 一種對高頻隔離DC/AC逆變器電路的控制方法，包括:
[0012]對高頻鏈逆變電路采用正弦波脈寬脈位調(diào)制SPWPM控制方式，將所述高頻鏈逆變電路輸入的直流電壓變換為調(diào)制SPWPM高頻交流電壓脈沖；
[0013]對所述交錯并聯(lián)交流變換電路采用高頻和工頻混合脈沖控制方式，將所述高頻交流電壓脈沖變換成低頻正弦電壓。
[0014]一種高頻隔離DC/AC逆變器電路，包括:
[0015]前級的高頻鏈逆變電路、高頻隔離變壓器1\、交錯并聯(lián)交流變換電路、漏感Lk;
[0016]所述高頻鏈逆變電路用于，將輸入的直流電壓Ud變換為高頻交流電壓脈沖；
[0017]所述高頻隔離變壓器用于，將所述高頻交流電壓脈沖傳輸?shù)礁边叺乃鼋诲e并聯(lián)交流變換電路；
[0018]所述交錯并聯(lián)交流變換電路用于，將所述高頻隔離變壓器傳輸?shù)乃龈哳l交流電壓脈沖變換為工頻交流電壓U。；
[0019 ]所述高頻鏈逆變電路的第一輸入端連接輸入的直流電壓Ud;所述高頻鏈逆變電路的第二輸入端連接地；
[0020]所述高頻隔離變壓器T1包括:原邊繞組和副邊繞組；
[0021]所述原邊繞組的第一端子連接所述高頻鏈逆變電路的第一輸出端;所述原邊繞組的第二端子連接所述高頻鏈逆變電路的第二輸出端；
[0022]所述副邊繞組的第三端子經(jīng)漏感Lk連接所述交錯并聯(lián)交流變換電路的第一輸入端;所述副邊繞組的第四端子連接所述交錯并聯(lián)交流變換電路的第二輸入端；
[0023 ]所述交錯并聯(lián)交流變換電路的第一輸出端輸出交流電壓Uo ;所述交錯并聯(lián)交流變換電路的第二輸出端接地。
[0024]一種高頻隔離DC/AC逆變器電路，包括:
[0025]前級的高頻鏈逆變電路、高頻隔離變壓器T1、后級的交錯并聯(lián)交流變換電路、漏感Lk；
[0026]所述高頻鏈逆變電路用于，將輸入的直流電壓Ud變換為高頻交流電壓脈沖；
[0027]所述高頻隔離變壓器用于，將所述高頻交流電壓脈沖傳輸?shù)剿鼋诲e并聯(lián)電路；
[0028]所述交錯并聯(lián)交流變換電路用于，將所述高頻隔離變壓器傳輸?shù)乃龈哳l交流電壓脈沖變換為工頻交流電壓U。；
[0029 ]所述高頻鏈逆變電路的第一輸入端連接輸入的直流電壓Ud;所述高頻鏈逆變電路的第二輸入端連接地；
[0030]所述高頻隔離變壓器T1包括:原邊繞組和副邊繞組；
[0031]所述原邊繞組的第一端子經(jīng)所述漏感Lk連接所述高頻鏈逆變電路的第一輸出端；所述原邊繞組的第二端子連接所述高頻鏈逆變電路的第二輸出端；
[0032]所述副邊繞組的第三端子連接所述交錯并聯(lián)交流變換電路的第一輸入端;所述副邊繞組的第四端子連接所述交錯并聯(lián)交流變換電路的第二輸入端；
[0033]所述交錯并聯(lián)交流變換電路的第一輸出端輸出交流電壓U。;所述交錯并聯(lián)交流變換電路的第二輸出端接地。
[0034]由上述本發(fā)明的實施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例中，采用混合型調(diào)制SPWPM控制策略，在高頻鏈逆變電路中采用調(diào)制SPWPM控制，在后級倍流電路中采用高頻和工頻混合脈沖控制，將高頻交流直接變換成工頻交流。本發(fā)明將直流電源經(jīng)高頻逆變、隔離后輸出低頻交流，實現(xiàn)光伏逆變器并網(wǎng)電流控制，有助于拓展高頻隔離型并網(wǎng)逆變器在光伏發(fā)電領域中的應用范圍。
[0035]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0036]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為本發(fā)明一種基于高頻隔離光伏并網(wǎng)逆變器混合型調(diào)制SPWPM控制方法的主電路圖；
[0038]圖2為本發(fā)明一種基于高頻隔離光伏并網(wǎng)逆變器混合型調(diào)制SPWPM控制方法的原理圖；
[0039]圖3為本發(fā)明一種高頻隔離光伏并網(wǎng)逆變器混合型調(diào)制SPWPM控制方法在圖2區(qū)間
II中工頻模式下的驅(qū)動脈沖信號圖；
[0040]圖4_(a)為本發(fā)明一種高頻隔離光伏并網(wǎng)逆變器混合型調(diào)制SPWPM控制方法在圖2區(qū)間II中工頻模式下工作模