專利名稱：雙降壓并網(wǎng)逆變器的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種逆變器的控制方法，尤其涉及一種雙降壓并網(wǎng)逆變器的控制方法。
背景技術(shù)：
隨著化石能源的不斷緊缺和環(huán)境污染的不斷加劇，基于新能源和可再生能源的分 布式發(fā)電系統(tǒng)已成為當今研究的熱點，并網(wǎng)逆變器是其中的一個重要組成部分。同時為了 保證電網(wǎng)的正常運行，對并網(wǎng)逆變器的可靠性也提出了更高的要求。雙降壓式半橋逆變器 由于不存在傳統(tǒng)橋式逆變器的橋臂功率開關(guān)管直通問題，提高了系統(tǒng)的可靠性。但存在輸 入直流電壓利用率低的缺點，即橋臂輸出最高電壓只有輸入直流電壓的一半。當輸出電壓 為220VAC時，輸入直流電壓要700V左右，則選取的功率開關(guān)管的電壓定額將大于700V，因 此對于功率開關(guān)管的選取較困難。而對于全橋逆變器來說，其輸入直流電壓利用率高，當輸 出電壓為220VAC時，輸入直流電壓只要350V左右，功率開關(guān)管容易選取。但是全橋逆變器 存在橋臂功率開關(guān)管直通問題，降低了系統(tǒng)的可靠性。另外，雙降壓式全橋逆變器雖然解決 了全橋逆變器存在橋臂功率開關(guān)管直通問題，但該逆變器存在4個功率開關(guān)管和4個續(xù)流 二極管，所有功率開關(guān)管高頻開關(guān)，因此，該系統(tǒng)的成本和開關(guān)損耗較高，輸出濾波器的體 積較大，重量較重。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷提出一種雙降壓并網(wǎng) 逆變器的控制方法。本發(fā)明一種雙降壓并網(wǎng)逆變器的控制方法，所述雙降壓并網(wǎng)逆變器包括電網(wǎng)、電 源、第一濾波電感、第一功率開關(guān)管、第一續(xù)流二極管、第二濾波電感、第二功率開關(guān)管、第 二續(xù)流二極管、第三濾波電感、第三功率開關(guān)管、第四濾波電感和第四功率開關(guān)管，其中電 源的正極分別與第四功率開關(guān)管的漏極、第二續(xù)流二極管的陰極、第三功率開關(guān)管的漏極 和第一續(xù)流二極管的陰極連接，第四功率開關(guān)管的源極接第四濾波電感的輸出端，第四濾 波電感的輸入端分別與電網(wǎng)的輸出端、第二濾波電感的輸入端連接接地，第二濾波電感的 輸出端分別與第二續(xù)流二極管的陽極、第二功率開關(guān)管的漏極連接，第二功率開關(guān)管的源 極分別與電源的負極、第一功率開關(guān)管的源極連接，第一功率開關(guān)管的漏極分別與第一濾 波電感的輸入端、第一續(xù)流二極管的陽極連接，第一濾波電感的輸出端分別與電網(wǎng)的輸入 端、第三濾波電感的輸出端連接，第三濾波電感的輸入端與第三功率開關(guān)管的源極連接；
采用電流傳感器采樣進網(wǎng)電流輸出進網(wǎng)電流反饋信號；采用電壓采樣電路采樣電網(wǎng)電 壓輸出電網(wǎng)電壓反饋信號；將所述電網(wǎng)電壓反饋信號通過鎖相環(huán)輸出與電網(wǎng)電壓同頻同相 的進網(wǎng)電流給定；將所述電網(wǎng)電壓反饋信號通過第一比較器輸出第三功率開關(guān)管的開關(guān)邏 輯信號，所述第三功率開關(guān)管的開關(guān)邏輯信號通過第三驅(qū)動電路驅(qū)動第三功率開關(guān)管；將 第三功率開關(guān)管的開關(guān)邏輯信號通過第一反相器輸出第四功率開關(guān)管的開關(guān)邏輯信號，所
3述第四功率開關(guān)管的開關(guān)邏輯信號通過第四驅(qū)動電路驅(qū)動第四功率開關(guān)管；將所述進網(wǎng)電 流給定與進網(wǎng)電流反饋信號相減后通過進網(wǎng)電流調(diào)節(jié)器輸出進網(wǎng)電流調(diào)節(jié)信號，為高頻調(diào) 制信號；將所述進網(wǎng)電流調(diào)節(jié)信號通過第二反相器后與第四功率開關(guān)管的開關(guān)邏輯信號通 過第一與門輸出第一功率開關(guān)管的開關(guān)邏輯信號，所述第一功率開關(guān)管的開關(guān)邏輯信號通 過第一驅(qū)動電路驅(qū)動第一功率開關(guān)管；將所述進網(wǎng)電流調(diào)節(jié)信號與第三功率開關(guān)管的開關(guān) 邏輯信號通過通過第二與門輸出第二功率開關(guān)管的開關(guān)邏輯信號，所述第二功率開關(guān)管的 開關(guān)邏輯信號通過第二驅(qū)動電路驅(qū)動第二功率開關(guān)管。本發(fā)明只需1個電流傳感器，減小了成本；采用單極性調(diào)制可以減小濾波器的體 積和重量，與傳統(tǒng)雙降壓逆變器相比，控制方法簡單；有2個功率開關(guān)管為零電流開關(guān)，每 半個工頻周期只有1個功率開關(guān)管高頻開關(guān)，提高了變換效率。
圖1 本發(fā)明控制系統(tǒng)框圖； 圖2:本發(fā)明的主要波形示意圖3 本發(fā)明處于開關(guān)模態(tài)1時的工作原理圖； 圖4 本發(fā)明處于開關(guān)模態(tài)2時的工作原理圖； 圖5 本發(fā)明處于開關(guān)模態(tài)3時的工作原理圖； 圖6 本發(fā)明處于開關(guān)模態(tài)4時的工作原理圖；
具體實施例方式
如圖1所示。一種雙降壓并網(wǎng)逆變器的控制方法，包括電網(wǎng)"、電源巧 、第一濾波電 感乙、第一功率開關(guān)管S1、第一續(xù)流二極管D1、第二濾波電感、、第二功率開關(guān)管S2、第二續(xù) 流二極管D2、第三濾波電感、、第三功率開關(guān)管S3、第四濾波電感、和第四功率開關(guān)管S4, 其中電源的正極分別與第四功率開關(guān)管S4的漏極、第二續(xù)流二極管D2的陰極、第三功率 開關(guān)管S3的漏極和第一續(xù)流二極管D1的陰極連接，第四功率開關(guān)管、的源極接第四濾波電 感丄4的輸出端，第四濾波電感、的輸入端分別與電網(wǎng)的輸出端、第二濾波電感、的輸 入端連接接地，第二濾波電感、的輸出端分別與第二續(xù)流二極管D2的陽極、第二功率開關(guān) 管S2的漏極連接，第二功率開關(guān)管S2的源極分別與電源Uin的負極、第一功率開關(guān)管S1的 源極連接，第一功率開關(guān)管S1的漏極分別與第一濾波電感Z1的輸入端、第一續(xù)流二極管D1 的陽極連接，第一濾波電感乙的輸出端分別與電網(wǎng)Ugrid的輸入端、第三濾波電感、的輸出 端連接，第三濾波電感、的輸入端與第三功率開關(guān)管S3的源極連接；
控制方法如下采用電流傳感器采樣進網(wǎng)電流igrid輸出進網(wǎng)電流反饋信號igridf ；采用 電壓采樣電路采樣電網(wǎng)電壓Ugrid輸出電網(wǎng)電壓反饋信號Ugridf ；將所述電網(wǎng)電壓反饋信號 Ugridf通過鎖相環(huán)PLL輸出與電網(wǎng)電壓Ugrid同頻同相的進網(wǎng)電流給定iref ；將所述電網(wǎng)電壓 反饋信號通過第一比較器輸出第三功率開關(guān)管S3的開關(guān)邏輯信號，所述第三功率開 關(guān)管S3的開關(guān)邏輯信號通過第三驅(qū)動電路驅(qū)動第三功率開關(guān)管S3 ；將第三功率開關(guān)管S3的 開關(guān)邏輯信號通過第一反相器輸出第四功率開關(guān)管S4的開關(guān)邏輯信號，所述第四功率開關(guān) 管S4的開關(guān)邏輯信號通過第四驅(qū)動電路驅(qū)動第四功率開關(guān)管S4 ；將所述進網(wǎng)電流給定 與進網(wǎng)電流反饋信號if.,相減后通過進網(wǎng)電流調(diào)節(jié)器輸出進網(wǎng)電流調(diào)節(jié)信號，為高頻調(diào)制 信號；將所述進網(wǎng)電流調(diào)節(jié)信號通過第二反相器后與第四功率開關(guān)管S4的開關(guān)邏輯信號通
4過第一與門輸出第一功率開關(guān)管S1的開關(guān)邏輯信號，所述第一功率開關(guān)管S1的開關(guān)邏輯信 號通過第一驅(qū)動電路驅(qū)動第一功率開關(guān)管S1 ；將所述進網(wǎng)電流調(diào)節(jié)信號與第三功率開關(guān)管 S3的開關(guān)邏輯信號通過通過第二與門輸出第二功率開關(guān)管S2的開關(guān)邏輯信號，所述第二功 率開關(guān)管S2的開關(guān)邏輯信號通過第二驅(qū)動電路驅(qū)動第二功率開關(guān)管s2。圖2為本發(fā)明雙降壓并網(wǎng)逆變器主要波形示意圖。當電網(wǎng)電壓為時，第一 功率開關(guān)管S1和第四功率開關(guān)管S4關(guān)斷，第三功率開關(guān)管S3常通，第二功率開關(guān)管S2為 斬波管高頻調(diào)制，逆變器有兩個工作模態(tài)即開關(guān)模態(tài)1和開關(guān)模態(tài)2 ；當電網(wǎng)電壓為Ugrid<S) 時，第二功率開關(guān)管S2和第三功率開關(guān)管S3關(guān)斷，第四功率開關(guān)管S4常通，第一功率開關(guān) 管S1為斬波管高頻調(diào)制，逆變器有兩個工作模態(tài)即開關(guān)模態(tài)3和開關(guān)模態(tài)4。如圖3所示，開關(guān)模態(tài)1
第一功率開關(guān)管S1和第四功率開關(guān)管S4關(guān)斷，第三功率開關(guān)管S3常通，第二功率開關(guān) 管S2導通，電源Uin的輸出電流由電源Uin的正極依次通過第三功率開關(guān)管S3,第三濾波電 感、，電網(wǎng)Ugrid,第二濾波電感Z2，第二功率開關(guān)管S2回到電源Uin的負極，進網(wǎng)電流igrid正 向增加，A、D兩點之間電壓Um為+Uin0如圖4所示，開關(guān)模態(tài)2
第一功率開關(guān)管S1和第四功率開關(guān)管S4關(guān)斷，第三功率開關(guān)管S3常通，第二功率開關(guān) 管S2關(guān)斷，電流由電源Uin的正極依次通過第三功率開關(guān)管S3,第三濾波電感Z3,電網(wǎng)Ugricp 第二濾波電感、，第二續(xù)流二極管D2回到電源正極，進網(wǎng)電流正向減小，~=0。如圖5所示，開關(guān)模態(tài)3:
第二功率開關(guān)管S2和第三功率開關(guān)管S3關(guān)斷，第四功率開關(guān)管S4常通，第一功率開關(guān) 管S1導通，電源&的輸出電流由電源的正極依次通過第四功率開關(guān)管S4，第四濾波電 感14，電網(wǎng)Ugrid,第一濾波電感Z1，第一功率開關(guān)管S1回到電源Uin的負極，進網(wǎng)電流igrid負 向增加，B、C兩點之間電壓Ubc為-Uin0如圖6所示，開關(guān)模態(tài)4:
第二功率開關(guān)管S2和第三功率開關(guān)管S3關(guān)斷，第四功率開關(guān)管S4常通，第一功率開關(guān) 管S1關(guān)斷，電流由電源Uin的正極依次通過第四功率開關(guān)管S4,第四濾波電感Z4,電網(wǎng)Ugricp 第一濾波電感乙，第一續(xù)流二極管D1回到電源Uin的正極，進網(wǎng)電流igrid負向減小，Ubc=Q0
權(quán)利要求
一種雙降壓并網(wǎng)逆變器的控制方法，所述雙降壓并網(wǎng)逆變器包括電網(wǎng)(ugrid)、電源(Uin)、第一濾波電感(L1)、第一功率開關(guān)管(S1)、第一續(xù)流二極管(D1)、第二濾波電感(L2)、第二功率開關(guān)管(S2)、第二續(xù)流二極管(D2)、第三濾波電感(L3)、第三功率開關(guān)管(S3)、第四濾波電感(L4)和第四功率開關(guān)管(S4)，其中電源(Uin)的正極分別與第四功率開關(guān)管(S4)的漏極、第二續(xù)流二極管(D2)的陰極、第三功率開關(guān)管(S3)的漏極和第一續(xù)流二極管(D1)的陰極連接，第四功率開關(guān)管(S4)的源極接第四濾波電感(L4)的輸出端，第四濾波電感(L4)的輸入端分別與電網(wǎng)(ugrid)的輸出端、第二濾波電感(L2)的輸入端連接接地，第二濾波電感(L2)的輸出端分別與第二續(xù)流二極管(D2)的陽極、第二功率開關(guān)管(S2)的漏極連接，第二功率開關(guān)管(S2)的源極分別與電源(Uin)的負極、第一功率開關(guān)管(S1)的源極連接，第一功率開關(guān)管(S1)的漏極分別與第一濾波電感(L1)的輸入端、第一續(xù)流二極管(D1)的陽極連接，第一濾波電感(L1)的輸出端分別與電網(wǎng)(ugrid)的輸入端、第三濾波電感(L3)的輸出端連接，第三濾波電感(L3)的輸入端與第三功率開關(guān)管(S3)的源極連接；其特征在于采用電流傳感器采樣進網(wǎng)電流(igrid)輸出進網(wǎng)電流反饋信號(igridf)；采用電壓采樣電路采樣電網(wǎng)電壓(ugrid)輸出電網(wǎng)電壓反饋信號(ugridf)；將所述電網(wǎng)電壓反饋信號(ugridf)通過鎖相環(huán)(PLL)輸出與電網(wǎng)電壓(ugrid)同頻同相的進網(wǎng)電流給定(iref)；將所述電網(wǎng)電壓反饋信號(ugridf)通過第一比較器輸出第三功率開關(guān)管(S3)的開關(guān)邏輯信號，所述第三功率開關(guān)管(S3)的開關(guān)邏輯信號通過第三驅(qū)動電路驅(qū)動第三功率開關(guān)管(S3)；將第三功率開關(guān)管(S3)的開關(guān)邏輯信號通過第一反相器輸出第四功率開關(guān)管(S4)的開關(guān)邏輯信號，所述第四功率開關(guān)管(S4)的開關(guān)邏輯信號通過第四驅(qū)動電路驅(qū)動第四功率開關(guān)管(S4)；將所述進網(wǎng)電流給定(iref)與進網(wǎng)電流反饋信號(igridf)相減后通過進網(wǎng)電流調(diào)節(jié)器輸出進網(wǎng)電流調(diào)節(jié)信號，為高頻調(diào)制信號；將所述進網(wǎng)電流調(diào)節(jié)信號通過第二反相器后與第四功率開關(guān)管(S4)的開關(guān)邏輯信號通過第一與門輸出第一功率開關(guān)管(S1)的開關(guān)邏輯信號，所述第一功率開關(guān)管(S1)的開關(guān)邏輯信號通過第一驅(qū)動電路驅(qū)動第一功率開關(guān)管(S1)；將所述進網(wǎng)電流調(diào)節(jié)信號與第三功率開關(guān)管(S3)的開關(guān)邏輯信號通過通過第二與門輸出第二功率開關(guān)管(S2)的開關(guān)邏輯信號，所述第二功率開關(guān)管(S2)的開關(guān)邏輯信號通過第二驅(qū)動電路驅(qū)動第二功率開關(guān)管(S2)。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種雙降壓并網(wǎng)逆變器的控制方法，屬逆變器控制方法。本發(fā)明采用電流傳感器采樣并網(wǎng)逆變器進網(wǎng)電流，采用電壓傳感器采樣電網(wǎng)電壓通過鎖相環(huán)輸出與電網(wǎng)電壓同頻同相的進網(wǎng)電流給定。進網(wǎng)電流內(nèi)環(huán)接收所述進網(wǎng)電流給定和進網(wǎng)電流反饋信號，輸出邏輯控制信號。功率開關(guān)管驅(qū)動邏輯電路接收所述邏輯控制信號和電網(wǎng)電壓反饋信號，輸出各個功率開關(guān)管的高低電平驅(qū)動信號。本發(fā)明只需1個電流傳感器，減小了成本；同時采用所述控制方法可減小濾波器的體積和重量；與傳統(tǒng)雙降壓逆變器相比，控制方法簡單；有2個功率開關(guān)管為零電流開關(guān)，每半個工頻周期只有1個功率開關(guān)管高頻開關(guān)，提高了變換效率。
文檔編號H02M7/537GK101951185SQ20101053069
公開日2011年1月19日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者姚志壘, 沈翠鳳, 王建岡, 胡國文, 薛迎成, 陳榮, 顧春雷 申請人:鹽城工學院