一種基于svpwm的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，包括：由六個(gè)非零基本電壓空間矢量將逆變器的一個(gè)工作周期分成六個(gè)扇區(qū)；判斷當(dāng)前電壓空間矢量所在的扇區(qū)；確定各扇區(qū)電壓空間矢量的作用時(shí)間；確定各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間；根據(jù)所述各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間生成SVPWM波。本發(fā)明能夠減小網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電流中的諧波，降低輸出波形畸變，實(shí)現(xiàn)有功和無(wú)功的解耦控制，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力技術(shù)控制領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控 制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 80年代中期，德國(guó)學(xué)者H.W. Van Der Broek等在交流電機(jī)調(diào)速中提出了磁鏈 軌跡控制的思想，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展產(chǎn)生了電壓空間矢量脈寬調(diào)制（Space-Vector Pulse-Wi化h Modulation,簡(jiǎn)寫(xiě)為SVPWM)的概念。SVPWM，又稱(chēng)磁鏈追蹤型PWM法，它是從 電動(dòng)機(jī)的角度出發(fā)，其著眼點(diǎn)是如何使電機(jī)獲得圓磁場(chǎng)。具體地說(shuō)，它是W=相對(duì)稱(chēng)正弦波 電壓供電下=相對(duì)稱(chēng)電動(dòng)機(jī)定子理想磁鏈圓為基準(zhǔn)，由=相逆變器不同開(kāi)關(guān)模式下所形成 的實(shí)際磁鏈?zhǔn)噶縼?lái)追蹤基準(zhǔn)磁鏈圓，在追蹤的過(guò)程中，逆變器的開(kāi)關(guān)模式作適當(dāng)?shù)那袚Q，從 而形成PWM波。
[0003] 采用空間矢量PWM(SVPWM)算法可使逆變器輸出線(xiàn)電壓幅值最大達(dá)到Ud,比常規(guī) SPWM法提高了約15.47%。并且，由于SVPWM有多種調(diào)制方式，所W SVPWM控制方式可W 通過(guò)改變其調(diào)制方式來(lái)減少逆變器功率器件開(kāi)關(guān)次數(shù)，從而降低功率器件的開(kāi)關(guān)損耗，提 高控制性能。在同樣的采樣頻率下，采用開(kāi)關(guān)損耗模式SVPWM法的逆變器的功率器件開(kāi)關(guān) 次數(shù)比采用常規(guī)SVPWM法逆變器的功率器件開(kāi)關(guān)次數(shù)減少了 1/3,大大降低了功率器件的 開(kāi)關(guān)損耗。SVPWM實(shí)質(zhì)是一種基于空間矢量在=相正弦波中注入了零序分量的調(diào)制波進(jìn)行 規(guī)則采樣的一種變形SPWM，是具有更低的開(kāi)關(guān)損耗的SPWM改進(jìn)型方法，是一種優(yōu)化的PWM 方法，能明顯減少逆變器輸出電流的諧波成分及電機(jī)的諧波損耗，降低電機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩，且 SVPWM其物理概念清晰，控制算法簡(jiǎn)單，數(shù)字化實(shí)現(xiàn)非常方便，故目前有替代傳統(tǒng)SPWM法的 趨勢(shì)。
[0004] =相并網(wǎng)逆變器一般由=相全橋電路實(shí)現(xiàn)，=個(gè)橋臂中的每個(gè)橋臂由2個(gè)功率器 件串聯(lián)，中間連接處作為=相電壓輸出端，通過(guò)控制6個(gè)功率器件的開(kāi)通與關(guān)斷時(shí)刻，實(shí)現(xiàn) 對(duì)=相輸出電壓或=相輸出電流的實(shí)時(shí)控制。目前使用較為廣泛的是SVPWM方法，該方法 在每一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)都要對(duì)每個(gè)功率器件完成2次開(kāi)關(guān)切換（定義功率器件從開(kāi)通切換懂 啊關(guān)斷，或從關(guān)斷切換懂啊開(kāi)通，為1次開(kāi)關(guān)切換），而功率器件沒(méi)一次開(kāi)關(guān)切換都會(huì)造成 一定的功率損耗。當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率較低時(shí)，功率器件開(kāi)關(guān)損耗可W忽略，但較低的開(kāi)關(guān)頻率會(huì)造 成=相電壓或電流輸出波形含有較多的諧波含量，影響波形正弦度的同時(shí)，也增加了濾波 電流的負(fù)擔(dān)與成本。
[0005] 為了追求諧波兩較小的輸出電壓和輸出電流，一般需要提高開(kāi)關(guān)頻率，但顯然會(huì) 帶來(lái)較大的功率器件開(kāi)關(guān)損耗，導(dǎo)致=相并網(wǎng)逆變器轉(zhuǎn)換效率降低。為了進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān) 頻率，降低開(kāi)關(guān)損耗，現(xiàn)有技術(shù)中有采用不連續(xù)調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在=相多電平逆變器上開(kāi) 關(guān)損耗的降低。另一種方案中，將不連續(xù)調(diào)制應(yīng)用到有源濾波器上取得了較好的控制效果。 還有一種方案是提出了應(yīng)用于=相兩電平逆變器上的統(tǒng)一型不連續(xù)調(diào)制技術(shù)。上述方案都 采用在基本正弦波參考電壓基礎(chǔ)上注入不同德零序分量實(shí)現(xiàn)，且每個(gè)橋臂開(kāi)關(guān)在一個(gè)基波 周期內(nèi)的不動(dòng)作區(qū)間為120°。
[0006] SVPWM是由=相功率逆變器的六個(gè)功率開(kāi)關(guān)元件組成的特定開(kāi)關(guān)模式產(chǎn)生的脈寬 調(diào)制波，能夠使輸出電流波形盡可能接近于理想的正弦波形。空間電壓矢量PWM于傳統(tǒng)的 正弦PWM不同，它是從=相輸出電壓的整體效果出發(fā)，著眼于如何使電機(jī)獲得理想圓形磁 鏈軌跡。SVPWM技術(shù)與SPWM相比較，繞組電流波形的諧波成分小，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低， 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)更逼近圓形，而且使直流母線(xiàn)電壓的利用率有了很大提高，且更易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。
[0007] 而隨著智能型高速微控制忍片的發(fā)展、指令周期的縮短、計(jì)算功能的增強(qiáng)及存儲(chǔ) 容量的增加，使得數(shù)字化PWM有了更廣闊的應(yīng)用前景。因此，近些年來(lái)電壓矢量脈寬調(diào)制技 術(shù)得到了快速地發(fā)展，在電氣傳動(dòng)的許多方面得到了廣泛的應(yīng)用。
[0008] 1、電壓空間矢量PWM法最早是被應(yīng)用于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)中，采用SVPWM模式的 交流變頻調(diào)速系統(tǒng)較之采用常規(guī)SPWM模式的交流調(diào)速系統(tǒng)，不僅電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)減小了，饋 電給逆變器的直流電壓利用率提高了；同時(shí)定子相電流更接近于正弦波，諧波更少，且采用 SVPWM模式的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)其動(dòng)態(tài)性能非常優(yōu)良。
[0009] 2、目前電壓空間矢量PWM法廣泛應(yīng)用在有源濾波器中，它把S相變流器作為一個(gè) 整體來(lái)控制，很好地協(xié)調(diào)了 PWM主電路各相間的相互作用。運(yùn)種控制策略可有效地跟蹤指 令電流，抑制了負(fù)載諧波，顯著減小了電源側(cè)電流的電流總崎變率，是一種有效的電流跟蹤 控制方案。
[0010] 3、電壓空間矢量PWM法應(yīng)用于整流控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能，易于 數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，既能實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)，又能使能量雙向流動(dòng)。其最突出的優(yōu)勢(shì)是直流利用率較 之常規(guī)的SPWM控制方法提高了約15. 47%，而且，不同的調(diào)制方法將使開(kāi)關(guān)損耗得到不同 程度的減小。正是基于上述優(yōu)點(diǎn)，空間矢量PWM法越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于整流控制系統(tǒng)中。
[0011] 矢量控制的關(guān)鍵是靜止坐標(biāo)軸與旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸系之間的坐標(biāo)變換，而兩坐標(biāo)軸系之 間的變換的關(guān)鍵是找到兩坐標(biāo)軸之間的夾角。目前，較為成熟的矢量變換控制方法有轉(zhuǎn)子 磁場(chǎng)定向矢量變換控制、定子磁場(chǎng)定向矢量變換控制、滑差頻率矢量控制等。受到矢量控制 的啟發(fā)，近年來(lái)又派生出諸如多變量解禪控制、變結(jié)構(gòu)滑膜控制等控制方法。
[0012] 傳統(tǒng)的正弦脈寬調(diào)制（SPWM)技術(shù)是從電源的角度出發(fā)的，其著眼點(diǎn)是如何生成 一個(gè)可W調(diào)頻調(diào)壓的=相對(duì)稱(chēng)正弦波電源。常規(guī)SPWM法已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于逆變器中，然 而常規(guī)SPWM不能充分利用饋電給逆變器的直流電壓，逆變器最大相電壓基波幅值與逆變 器直流電壓比值為1/2,即逆變器輸出相電壓峰值最大0.抓d扣d為逆變器的直流電壓），直 流利用率低?；痟n采用諧波失真的方法來(lái)增加 S相PWM逆變器的輸出電壓，可W使PWM逆 變器最大相電壓基波幅值增加約15%，但該方法的效果并不理想，因此它的實(shí)際應(yīng)用受到 很大的限制。
[0013] 此外，SPWM逆變器是基于調(diào)節(jié)脈沖寬度和間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)接近于正弦波的輸出電流， 運(yùn)種調(diào)節(jié)會(huì)產(chǎn)生某些高次諧波分量，引起電機(jī)發(fā)熱，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)過(guò)大甚至?xí)炱鹣到y(tǒng)振蕩。一 些學(xué)者在此基礎(chǔ)上提出了選擇諧波消除法和梯形脈寬調(diào)制法（TPWM)，但指定諧波消除法 運(yùn)算量大，且占用相當(dāng)大的內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難；TPWM逆變器輸出波形中諧波分量比 SPWM逆變器還多，結(jié)果并不理想。而且，傳統(tǒng)的高頻=角波與調(diào)制波比較生成PWM波的方式 適合模擬電路，不適應(yīng)于現(xiàn)代化電力電子技術(shù)數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)。因此，常規(guī)SPWM法不能 適應(yīng)高性能全數(shù)字控制的交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明正是基于W上一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題，提供一種基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控 制方法，用W解決現(xiàn)有技術(shù)中網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電流中的諧波大，輸出波形崎變高的問(wèn)題。
[0015] 所述基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，包括：
[0016] 由六個(gè)非零基本電壓空間矢量將逆變器的一個(gè)工作周期分成六個(gè)扇區(qū)；
[0017] 判斷當(dāng)前電壓空間矢量所在的扇區(qū)；
[0018] 確定各扇區(qū)電壓空間矢量的作用時(shí)間；
[0019] 確定各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間；
[0020] 根據(jù)所述各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間生成SVPWM波。
[0021] 進(jìn)一步的，所述逆變器的一個(gè)扇區(qū)包含兩個(gè)開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，所述由六個(gè)非零基本 電壓空間矢量將逆變器的一個(gè)工作周期分成六個(gè)扇區(qū)，還包括：將每個(gè)扇區(qū)分成多個(gè)對(duì)應(yīng) 時(shí)間Tp胃的區(qū)間。
[0022] 進(jìn)一步的，所述判斷當(dāng)前電壓空間矢量所在的扇區(qū)包括：
[0023] 對(duì)電壓空間矢量做坐標(biāo)變換；
[0024] 根據(jù)坐標(biāo)變換及公：
資定變量曰，b，C ;
[0025] 并檢測(cè)出個(gè)變量曰，b，C的符號(hào)；再根據(jù)公式N = 4si即(C)巧si即化)+si即(a)得 到當(dāng)前電壓空間矢量所在的扇區(qū)；
[002引其中，sign表示符號(hào)函數(shù)，具體為：
[0027] 進(jìn)一步的，扇區(qū)與N的關(guān)系滿(mǎn)足下表：
[0028]
[0029] 。
[0030] 進(jìn)一步的，所述坐標(biāo)變換采用Clarke變換、Park變換或者Park逆變換中的一種。
[0031] 進(jìn)一步的，各扇區(qū)電壓空間矢量的作用時(shí)間分配變量為：
[0032]
[003引其中，^的,為所述非零基本電壓空間矢量的長(zhǎng)度。
[0034] 進(jìn)一步的，所述各扇區(qū)電壓空間矢量的作用時(shí)間為：
[0035]
[0037] 其中，Tl, Tz為相鄰非零矢量的作用時(shí)間。
[003引進(jìn)一步的，各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間與扇區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：
[0039]
[0040] 其C
Tl, Tz為相鄰非零矢量的作用時(shí)間。
[0041] 進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間生成SVPWM波，包括：
[0042] 將所述各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間與等腰S角形比較生成對(duì)稱(chēng)的S路空間 矢量 PWM 信號(hào) PWMl、PWM3、PWM5 ;
[0043] 將所述PWM1、PWM3、PWM5 S路信號(hào)轉(zhuǎn)換為boolean類(lèi)型分別取反，再轉(zhuǎn)換為double 類(lèi)型，得到S路空間矢量PWM信號(hào)PWM2、PWM4、PWM6。
[0044] 進(jìn)一步的，所述并網(wǎng)逆變器在任何時(shí)刻有=個(gè)開(kāi)關(guān)管是導(dǎo)通狀態(tài)，另外=個(gè)開(kāi)關(guān) 管是關(guān)斷狀態(tài)，同一橋臂上、下兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不同時(shí)導(dǎo)通。
[0045] 本發(fā)明提供的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，采用SVPWM控制技術(shù)對(duì)永 磁同步發(fā)電機(jī)和雙PWM變流器進(jìn)行控制，將一種新的空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)應(yīng)用到系 統(tǒng)變流器的控制策略中，能夠減小網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電流中的諧波，降低輸出波形崎變，實(shí)現(xiàn) 有功和無(wú)功的解禪控制，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。
【附圖說(shuō)明】
[0046] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法的流程圖；
[0047] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例二的逆變器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的電壓空間矢量的放射形式和六個(gè)扇區(qū)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，如果不沖突，本發(fā) 明實(shí)施例W及實(shí)施例中的各個(gè)特征可W相互結(jié)合，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0050] 實(shí)施例一
[0051] 本發(fā)明實(shí)施例一提供一種基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法。其中，所述并 網(wǎng)逆變器在任何時(shí)刻有=個(gè)開(kāi)關(guān)管是導(dǎo)通狀態(tài)，另外=個(gè)開(kāi)關(guān)管是關(guān)斷狀態(tài)，同一橋臂上、 下兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不同時(shí)導(dǎo)通。如圖1所示，該方法包括：
[0052] 101、由六個(gè)非零基本電壓空間矢量將逆變器的一個(gè)工作周期分成六個(gè)扇區(qū)；
[0053] 本實(shí)施例中，所述逆變器的一個(gè)扇區(qū)包含兩個(gè)開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，所述由六個(gè)非零基 本電壓空間矢量將逆變器的一個(gè)工作周期分成六個(gè)扇區(qū)，還包括：將每個(gè)扇區(qū)分成多個(gè)對(duì) 應(yīng)時(shí)間Tp^?的區(qū)間。
[0054] 102、判斷當(dāng)前電壓空間矢量所在的扇區(qū)；
[00巧]該步驟具體包括：
[0056] 對(duì)電壓空間矢量做坐標(biāo)變換；
[0057] 根據(jù)坐標(biāo)變換及公5
I定變量曰，b，C ;
[0058] 并檢測(cè)出個(gè)變量曰，b，C的符號(hào)；再根據(jù)公式N = 4si即(C)巧si即化)+si即(a)得 到當(dāng)前電壓空間矢量所在的扇區(qū)；
[0059] 其中，sign表示符號(hào)函數(shù)，具體為
[0060] 扇區(qū)與N的關(guān)系滿(mǎn)足下表：
[0061]
陽(yáng)062]
。
[0063] 103、確定各扇區(qū)電壓空間矢量的作用時(shí)間；
[0064] 本實(shí)施例中，各扇區(qū)電壓空間矢量的作用時(shí)間分配變量為：
[0065]
[006引其中，為所述非零基本電壓空間矢量的長(zhǎng)度。
[0067] 所述各扇區(qū)電壓空間矢量的作用時(shí)間為：
[0068]
[0069] 其中，Tl, 12刃和鄰非等大重的化用町間。
[0070] 104、確定各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間；
[0071] 本實(shí)施例中，各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間與扇區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：
[0072]
[0073] 其中： ]作用時(shí)間。
[0074] 105、根據(jù)所述各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間生成SVPWM波。
[00巧]該步驟具體包括：
[0076] 將所述各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間與等腰S角形比較生成對(duì)稱(chēng)的S路空間 矢量 PWM 信號(hào) PWMl、PWM3、PWM5 ;
[0077] 將所述PWM1、PWM3、PWM5 S路信號(hào)轉(zhuǎn)換為boolean類(lèi)型分別取反，再轉(zhuǎn)換為double 類(lèi)型，得到S路空間矢量PWM信號(hào)PWM2、PWM4、PWM6。
[0078] 本發(fā)明提供的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，采用SVPWM控制技術(shù)對(duì)永 磁同步發(fā)電機(jī)和雙PWM變流器進(jìn)行控制，將一種新的空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)應(yīng)用到系 統(tǒng)變流器的控制策略中，能夠減小網(wǎng)側(cè)逆變器輸出電流中的諧波，降低輸出波形崎變，實(shí)現(xiàn) 有功和無(wú)功的解禪控制，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。
[007引 實(shí)施例二
[0080] 本發(fā)明實(shí)施例二提供一種基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法。圖2為本實(shí)施 例=相電壓源逆變器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中的逆變器采用上、下管換流，功率開(kāi)關(guān)器件共有 八種工作狀態(tài)，即 VTe、VTi、VTz導(dǎo)通，VT 1、VTz、VTs導(dǎo)通，VT 2、VTs、VTa導(dǎo)通，VT 3、VT4、VTs導(dǎo)通， VT4、VTs、VTe導(dǎo)通，VT 5、VTe、VTi導(dǎo)通 W及 VT 1、VTs、VTs導(dǎo)通和 VT 2、VT4、VTe導(dǎo)通八種狀態(tài)。 如把上橋臂器件導(dǎo)通用數(shù)字"1"表示，下橋臂器件導(dǎo)通用數(shù)字"0"表示，則可得逆變器的八 種開(kāi)關(guān)模式對(duì)應(yīng)于八種電壓空間矢量，運(yùn)八種電壓空間矢量稱(chēng)為基本電壓空間矢量。在運(yùn) 八種開(kāi)關(guān)狀態(tài)中，有六種開(kāi)關(guān)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于矢量幅值為2Udt/3的非零電壓空間矢量；另外兩 種開(kāi)關(guān)狀態(tài)則對(duì)應(yīng)于矢量幅值為零的零電壓空間矢量。當(dāng)零電壓空間矢量作用于電機(jī)時(shí)并 不形成磁鏈?zhǔn)噶浚橇汶妷嚎臻g矢量作用于電機(jī)時(shí)，在電機(jī)中將會(huì)形成與之相對(duì)應(yīng)的磁鏈 矢量。其中，逆變器必須滿(mǎn)足如下條件，即：在任何時(shí)刻必須有S個(gè)開(kāi)關(guān)管是導(dǎo)通狀態(tài)，而另 外=個(gè)開(kāi)關(guān)管是關(guān)斷狀態(tài)，同一橋臂上、下兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不能同時(shí)導(dǎo)通。
[0081] 六個(gè)非零的基本電壓空間矢量將逆變器的一個(gè)工作周期分成六個(gè)區(qū)域，稱(chēng)為扇 區(qū)，如圖3所示。每個(gè)扇區(qū)對(duì)應(yīng)的時(shí)間均為31/3。
[0082] 本實(shí)施例的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法包含=個(gè)方面的內(nèi)容：一是判 斷扇區(qū)，便于選取非零矢量；二是確定相鄰矢量的作用時(shí)間，W達(dá)到完全等效；=是確定斷 開(kāi)關(guān)順序及電壓空間矢量的切換時(shí)間，盡量減少開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)次數(shù)及開(kāi)關(guān)損耗。
[0083] 1、電壓矢量的扇區(qū)判斷
[0084] SVPWM算法是基于兩相靜止坐標(biāo)系（a 0坐標(biāo)系）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此在判斷扇區(qū)時(shí)首 先要對(duì)電壓空間矢量作dq- a 0變換，得u"、Up，并定義W下變量：
[0085]
[0086] N = 43；[即 k) +2sign 化）+si 即（a)
[0087] 其中，sign表示符號(hào)函數(shù)，具體為
[0088] 由圖3的扇區(qū)分別分析可知每個(gè)區(qū)間中總有兩個(gè)變量的符號(hào)相同，而另一個(gè)變量 的符號(hào)與其相反，所W控制系統(tǒng)只要根據(jù)坐標(biāo)變換及公式 得出 變量曰，b，C，并檢測(cè)出各變量的符號(hào)信息再根據(jù)公式式N = 4sign (C)巧sign化)+sign (a)就 可W得到電壓所在扇區(qū)，完成對(duì)電壓空間矢量所在扇區(qū)的判斷。
[0089] 其中，扇區(qū)與N的關(guān)系細(xì)足下表：
[0090]
[0091] 2、合成矢量 _______________
[0092] 傳統(tǒng)上，要利用正弦函數(shù)來(lái)計(jì)算SVPWM各電壓矢量的作用時(shí)間，其算法復(fù)雜，計(jì)算 量大，計(jì)算精度及控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性將受到不可忽視的影響。運(yùn)里采用一種計(jì)算合成矢量 作用時(shí)間的快速方法，能有效地簡(jiǎn)化運(yùn)算步驟。下面詳細(xì)介紹該算法的原理和實(shí)現(xiàn)方法。
[0093] 假設(shè)某一時(shí)刻U。、Up所對(duì)應(yīng)的電壓矢量U在第一扇區(qū)，其合成矢量角為5，由于 U在第一扇區(qū)，故其由Ui和U 2兩個(gè)矢量合成，設(shè)它們各自的作用時(shí)間分別為T(mén) 1和T 2,則有 U J1+U2T2 = UT 燈P麗為PWM的開(kāi)關(guān)周期）。為了彌補(bǔ)T P麗和T i+Tz之間的時(shí)間差，在U 1、Uz 逼近U的過(guò)程中需要插入零矢量。
[0094] 各非零矢量的長(zhǎng)度為結(jié)合圖3的幾何關(guān)系，可得：
[0095]
[0096] 同理可求其他扇區(qū)的時(shí)間分配表達(dá)式，并推導(dǎo)出如下所示的通用時(shí)間分配變量X， Y，Z :
[0097：
[0098] 由上式可知，時(shí)間表達(dá)式中已不存在=角函數(shù)項(xiàng)，簡(jiǎn)化了運(yùn)算。空間電壓矢量所在 扇區(qū)的不同，合成該空間電壓矢量所需非零矢量的作用時(shí)間Ti、Tz與X、Y、Z的對(duì)應(yīng)關(guān)系就 不相同，對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示。
[0099] 0] 其中，Tl，|了2為相鄰非零矢量的作用時(shí)間。 ' ' '
[0101] 3、開(kāi)關(guān)順序的確定
[0102] W上給出了兩個(gè)相鄰非零矢量的作用時(shí)間，但兩個(gè)零向量U,和Us該選擇哪一個(gè)， W及=個(gè)向量的作用順序應(yīng)該如何，運(yùn)些問(wèn)題還沒(méi)解決。SVPWM的優(yōu)化目標(biāo)是：從一個(gè)開(kāi)關(guān) 向量轉(zhuǎn)換到另一個(gè)開(kāi)關(guān)向量時(shí)，只能有一個(gè)橋臂的開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化。就對(duì)稱(chēng)的SVPWM算 法而言，有兩個(gè)解決方案。一種方案是：&，Ui, U2, U,, U2, Ui, Us;另一種方案是：U 7, U2, Ui, Us, Ui，U2，U7。運(yùn)兩個(gè)方案在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)都只開(kāi)關(guān)一次。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，多采取5所示的開(kāi)關(guān) 向量的開(kāi)關(guān)順序和時(shí)間。
[0103] 剩下的問(wèn)題是如何確定電壓空間矢量的切換時(shí)間Ttmi、Ttm2、Ttm3。扇區(qū)不同，所取的 切換時(shí)間也不同。假設(shè)相鄰非零矢量的作用時(shí)間Ti、T2滿(mǎn)足如下關(guān)系：
[0104]
1\，Tz為相鄰非零矢量的作用時(shí)間。
[0105] 由上式可得到各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間與扇區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：
[0106]
[0107] W上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，凡是利用本 發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的 技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于，包括： 由六個(gè)非零基本電壓空間矢量將逆變器的一個(gè)工作周期分成六個(gè)扇區(qū)； 判斷當(dāng)前電壓空間矢量所在的扇區(qū)； 確定各扇區(qū)電壓空間矢量的作用時(shí)間； 確定各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間； 根據(jù)所述各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間生成SVPWM波。2. 如權(quán)利要求1所述的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于，所述逆變 器的一個(gè)扇區(qū)包含兩個(gè)開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)，所述由六個(gè)非零基本電壓空間矢量將逆變器的一個(gè) 工作周期分成六個(gè)扇區(qū)，還包括：將每個(gè)扇區(qū)分成多個(gè)對(duì)應(yīng)時(shí)間TpwM的區(qū)間。3. 如權(quán)利要求1所述的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于， 所述判斷當(dāng)前電壓空間矢量所在的扇區(qū)包括： 對(duì)電壓空間矢量做坐標(biāo)變換； 根據(jù)坐標(biāo)變換及公式巧定變量曰，b，C ; 并檢測(cè)出個(gè)變量曰，b，C的符號(hào)；再根據(jù)公式N = 4sign (C)巧sign化)+sign (a)得到當(dāng) 前電壓空間矢量所在的扇區(qū)； 其中，sign表示符號(hào)函數(shù)，具體為4. 如權(quán)利要求3所述的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于，扇區(qū)與N 的關(guān)系細(xì)足下表：〇5. 如權(quán)利要求3所述的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于，所述坐標(biāo) 變換采用Clarke變換、Park變換或者Park逆變換中的一種。6. 如權(quán)利要求1所述的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于，各扇區(qū)電 壓空間矢量的作用時(shí)間分配變量為：其中，為所述非零基本電壓空間矢量的長(zhǎng)度。7. 如權(quán)利要求6所述的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于，所述各扇 區(qū)電壓空間矢量的化巧時(shí)間為，其中，Ti，T2為相鄰非零矢量的作用時(shí)間。8. 如權(quán)利要求1所述的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于，各扇區(qū)電 壓空間矢量的切換時(shí)間與扇區(qū)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：其中Ti，T2為相鄰非零矢量的作用時(shí)間。9. 如權(quán)利要求1所述的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于，所述根據(jù) 所述各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間生成SVPWM波，包括： 將所述各扇區(qū)電壓空間矢量的切換時(shí)間與等腰Ξ角形比較生成對(duì)稱(chēng)的Ξ路空間矢量 PWM 信號(hào) PWM1、PWM3、PWM5 ; 將所述PWM1、PWM3、PWM5 Ξ路信號(hào)轉(zhuǎn)換為boolean類(lèi)型分別取反，再轉(zhuǎn)換為double類(lèi) 型，得到Ξ路空間矢量PWM信號(hào)PWM2、PWM4、PWM6。10. 如權(quán)利要求1所述的基于SVPWM的光伏并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于，所述并 網(wǎng)逆變器在任何時(shí)刻有Ξ個(gè)開(kāi)關(guān)管是導(dǎo)通狀態(tài)，另外Ξ個(gè)開(kāi)關(guān)管是關(guān)斷狀態(tài)，同一橋臂上、 下兩個(gè)開(kāi)關(guān)管不同時(shí)導(dǎo)通。
【文檔編號(hào)】H02M1/12GK105978387SQ201510951497
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2015年12月16日
【發(fā)明人】郭利輝, 王紅玲
【申請(qǐng)人】許昌學(xué)院