專利名稱：一種控制混合型h橋級聯(lián)逆變器的電壓輸出的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制逆變器的電壓輸出的方法，特別是關(guān)于一種控制混合型H橋級聯(lián)逆變器(下文均簡稱為“H橋逆變器”)的電壓輸出的方法。
背景技術(shù)：
目前，如

圖1所示，逆變器系統(tǒng)包括DC (direct current,直流電)-AC (alternating current，交流電)變換用的H橋逆變器1、直流電源2、濾波器3、并網(wǎng)控制器4和采樣單元(圖中未示出)。其中，如圖2所示，H橋逆變器1包括三個串聯(lián)的 H橋逆變器單元11，每一 H橋逆變器單元11由一個直流電源(如圖1中的V1, V2和V3)，每一直流電源通過直流母線連接H橋逆變器單元11。H橋逆變器單元11包括功率開關(guān)Sal、 Sa2、Sa3和Sa4，H橋逆變器1輸出的交流電的電壓是三個H橋逆變器單元11輸出交流電電壓之和，該交流電通過濾波器3輸送到電網(wǎng)5上。上述過程中，采樣單元對H橋逆變器1 輸出的交流電進行采樣，并將采集到的交流電的電壓輸送給并網(wǎng)控制器4。并網(wǎng)控制器4根據(jù)輸入的電壓數(shù)值，對H橋逆變器1的功率開關(guān)Sal 4的開關(guān)狀態(tài)進行控制，使H橋逆變器單元11的交流側(cè)能夠輸出1(正直流母線電壓)、_1(負直流母線電壓)和0(零電壓) 三種不同電壓(如表1所示)，從而使H橋逆變器1交流側(cè)輸出的電壓符合并網(wǎng)的要求。上述并網(wǎng)的要求是指H橋逆變器1輸送到電網(wǎng)上的交流電電壓隨時間變化的波形接近理想的正弦波波形。表 權(quán)利要求
1.一種控制混合型H橋級聯(lián)逆變器的電壓輸出的方法，其包括以下步驟1)設(shè)置一個具有3個電壓等級的直流電壓源的H橋逆變器三個直流母線的電壓等級分別為低壓V1 = Vtl、中壓V2 = 2V0、高壓V3 = ，則H橋逆變器1交流側(cè)總輸出的電壓值 V 滿足方程 V = X- V^y · V2+z · V3 ；2)在逆變器系統(tǒng)中的并網(wǎng)控制器中預(yù)先設(shè)置一個理想正弦波；3)所述并網(wǎng)控制器通過電壓階梯調(diào)制法或載波脈寬調(diào)制法，控制所述H橋逆變器中功率開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，使所述H橋逆變器交流側(cè)的總輸出波形接近預(yù)設(shè)的理想正弦波波形。
2.如權(quán)利要求1所述的一種控制混合型H橋級聯(lián)逆變器的電壓輸出的方法，其特征在于在所述步驟3)中，所述階梯電壓調(diào)制法具體為根據(jù)所述步驟2)中的理想正弦波的幅值和低壓的H橋逆變器單元的直流母線的電壓 V0,所述并網(wǎng)控制器按照以下公式，對每一個所述H橋逆變器單元中的功率開關(guān)進行控制， 所述公式為'x = y = z = 0,當(dāng) O<V<O.5V0 時 x = l, y = 0, z = 0,當(dāng) 0.5廠0〈廠 <1.5廠0 時 x = 0, y = l, z = 0,當(dāng) 1.5廠0〈廠 <2.5廠0 時 x = j = l, z = 0,當(dāng) 2.5V0<V<3.5V0 時 x = j = 0, z = l,當(dāng) 3.5V0<V<4.5V0 時 x = l, y = 0, z = l,當(dāng) 4.5廠0 <廠<5.5廠0 時 x = 0, j = z = l,當(dāng) 5.5V0<V<6.5V0 時 X = y = Z = I7 當(dāng) 6.5V0<V<7.5V0 時
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種控制混合型H橋級聯(lián)逆變器的電壓輸出的方法，其特征在于在所述步驟3)中，所述載波脈寬調(diào)制法包括以下步驟①根據(jù)所述步驟2)中的理想正弦波的幅值和低壓的H橋逆變器的直流母線電壓Vtl， 所述并網(wǎng)控制器按照以下公式，對所述中壓和高壓的H橋逆變器單元中的功率開關(guān)進行控制，使中壓和高壓的H橋逆變器單元輸出的波形近似正弦波的階梯波波形，所述公式為'y = z = 0,當(dāng) 0<V<1.5V0 時 y = l, z = 0,當(dāng)1.5廠0 <廠《3.5廠0時 y = 0, z = l,當(dāng)3.5廠0 <廠《5.5廠0時 j = z = l,當(dāng) 5.5V0<V<7.5V0 時②將所述步驟①中得到近似正弦波的階梯波與所述步驟1)中預(yù)設(shè)的理論正弦波相減，得到一差值波，作為調(diào)制波；③根據(jù)所述步驟②中的調(diào)制波，選取一載波；④所述并網(wǎng)控制器利用所述步驟③得到的載波向低壓H橋逆變器單元生成不同的PWM 波，以控制所述低壓的H橋逆變器單元中的功率開關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種控制混合型H橋級聯(lián)逆變器的電壓輸出的方法，其特征在于在所述步驟③中，所述調(diào)制波采用鋸齒波載波模式選取所述載波，且所述載波的特點包括a)所述載波的周期為所述調(diào)制波周期的整數(shù)倍；b)所述中壓和高壓的H橋逆變器單元中的功率開關(guān)僅在兩個載波控制周期之間進行開關(guān)動作；c)所述載波采用鋸齒波，并每 180度方向翻轉(zhuǎn)一次；d)當(dāng)所述調(diào)制波變動較小時所述調(diào)制波頻率降低。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種控制混合型H橋級聯(lián)逆變器的電壓輸出的方法，其包括以下步驟1)設(shè)置一個具有3個電壓等級的直流電壓源的H橋逆變器三個直流母線的電壓等級分別為低壓V1＝V0、中壓V2＝2V0、高壓V3＝4V0，則H橋逆變器1交流側(cè)總輸出的電壓值V滿足方程V＝x·V1+y·V2+z·V3；2)在逆變器系統(tǒng)中的并網(wǎng)控制器中預(yù)先設(shè)置一個理想正弦波；3)所述并網(wǎng)控制器通過電壓階梯調(diào)制法或載波脈寬調(diào)制法，控制所述H橋逆變器中功率開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，使所述H橋逆變器交流側(cè)的總輸出波形接近預(yù)設(shè)的理想正弦波波形。本發(fā)明能減少開關(guān)損耗，提高能量轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號H02J3/38GK102201676SQ20111006454
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月17日
發(fā)明者五十嵐征輝, 孫凱, 陸曉楠, 馬毅為, 黃立培 申請人:富士電機系統(tǒng)株式會社, 清華大學(xué)