一種三相四橋臂并網(wǎng)逆變器的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種并網(wǎng)逆變器的控制方法，特別是一種三相四橋臂并網(wǎng)逆變器的控 制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源問題一直是制約一個(gè)人類社會(huì)發(fā)展的重要因素，社會(huì)的每一次重大進(jìn)步，都 離不開能源的改進(jìn)和更替。2012年6月，著名的美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家杰里米?里夫金提出，世界即 將步入"后碳"時(shí)代，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和可再生能源相結(jié)合為特征的第三次工業(yè)革命將是人類 可持續(xù)發(fā)展、避免災(zāi)難性氣候變化的希望。我國正在從戰(zhàn)略上調(diào)整目前的能源結(jié)構(gòu)，大力研 宄開發(fā)清潔可再生能源技術(shù)，包括風(fēng)能、太陽能、氫能等能源的開發(fā)與應(yīng)用。在國家政策的 大力引導(dǎo)下，風(fēng)能、太陽能的開發(fā)與利用得到了迅猛的發(fā)展。2013年2月，國家電網(wǎng)公司發(fā) 布《關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》，明確指出家庭用戶不但能用風(fēng)能、太陽能 等新能源發(fā)電裝置給自己供電，還可以將用不完的電賣給電網(wǎng)。
[0003] 新能源發(fā)電技術(shù)的高速發(fā)展促使分布式發(fā)電技術(shù)也突飛猛進(jìn)，分布式發(fā)電系統(tǒng)的 建立促使了新型電網(wǎng)的建設(shè)，提升了傳統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性與可靠性。三相并網(wǎng)逆變器是分布 式發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，對其進(jìn)行研宄具有重要意義。
[0004] 目前的三相并網(wǎng)逆變器控制方法比較復(fù)雜，都涉及空間矢量變換，計(jì)算量大，對硬 件要求高，而且三相并網(wǎng)逆變器只能用于三相并網(wǎng)逆變，不能用于單相和兩相并網(wǎng)逆變，通 用性差。
[0005] 因此，有必要提供一種計(jì)算量小，可實(shí)現(xiàn)性強(qiáng)，并能實(shí)現(xiàn)單相、兩相、三相并網(wǎng)的并 網(wǎng)逆變控制方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)簡單，計(jì)算量小，并且可以在一臺逆變器中實(shí)現(xiàn)三 相、兩相和單相并網(wǎng)逆變的三相四橋臂并網(wǎng)逆變器的控制方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0008] -種三相四橋臂并網(wǎng)逆變器的控制方法，所述并網(wǎng)逆變器包括功率變換電路、濾 波電路以及控制器，所述功率變換電路包括并聯(lián)連接的A橋臂、B橋臂、C橋臂及N橋臂，每 個(gè)橋臂由上橋臂IGBT及下橋臂IGBT串聯(lián)組成，所述并網(wǎng)逆變器的控制方法是：所述控制 器實(shí)時(shí)采集逆變器三相輸出電流瞬時(shí)值、電網(wǎng)三相電壓值及頻率和相位，根據(jù)功率需求計(jì) 算逆變器每相期望電流有效值，并設(shè)定瞬時(shí)值為與對應(yīng)電網(wǎng)電壓同頻同相的正弦信號，所 述控制器在每個(gè)控制周期將A、B、C三相期望的瞬時(shí)電流與檢測到的實(shí)際電流相減，形成偏 差，所述控制器中的PI控制器根據(jù)偏差計(jì)算控制量，歸一化處理后得到A、B、C三相控制量， 經(jīng)所述控制器中的比較器找到最小的控制量，并將相應(yīng)的橋臂設(shè)為參考橋臂，斷開參考橋 臂的上橋臂IGBT，開通參考橋臂的下橋臂IGBT，其它橋臂的控制占空比轉(zhuǎn)換為與該橋臂的 控制量差值，N橋臂的控制占空比為參考橋臂控制量的相反數(shù)，實(shí)現(xiàn)解耦控制。
[0009] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)定A、B、C三相中任意兩相的期望輸出電流為零，實(shí) 現(xiàn)單相并網(wǎng)逆變的方法是：將期望輸出電流為零的相對應(yīng)的歸一化控制量設(shè)為零，禁止對 應(yīng)橋臂的上橋臂IGBT及下橋臂IGBT開通。針對期望電流不為零的相，計(jì)算期望實(shí)時(shí)電流與 實(shí)際電流的偏差，所述PI控制器根據(jù)偏差計(jì)算控制量，歸一化處理后得到該相控制量。所 述比較器將該相控制量與零相比，如小于零，則設(shè)該相對應(yīng)的橋臂為參考橋臂，將該控制量 取相反數(shù)即為N橋臂的控制占空比；如大于零，則將N橋臂設(shè)為參考橋臂，該控制量即為對 應(yīng)橋臂的控制占空比。當(dāng)一橋臂設(shè)為參考橋臂時(shí)，關(guān)斷其上橋臂IGBT，開通其下橋臂IGBT。
[0010] 在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，設(shè)定A、B、C三相中任意一相的期望輸出電流為零，實(shí) 現(xiàn)兩相并網(wǎng)逆變的方法是：將期望輸出電流為零的相對應(yīng)的歸一化控制量設(shè)為零，禁止對 應(yīng)橋臂的上橋臂IGBT及下橋臂IGBT開通。針對期望電流不為零的相，計(jì)算期望實(shí)時(shí)電流 與實(shí)際電流的偏差，所述PI控制器根據(jù)偏差計(jì)算控制量，歸一化處理后得到控制量。所述 比較器在計(jì)算出的兩個(gè)控制量及零之間找出最小值，將最小控制量對應(yīng)的橋臂設(shè)為參考橋 臂，如最小值為零，則設(shè)N橋臂為參考橋臂。其它橋臂的控制占空比轉(zhuǎn)換為與該橋臂控制 量與參考橋臂控制量的差。當(dāng)一橋臂設(shè)為參考橋臂時(shí)，關(guān)斷其上橋臂IGBT，開通其下橋臂 IGBT〇
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)簡單，計(jì)算量小，對硬件要求低，并且可以在一臺逆 變器中實(shí)現(xiàn)三相、兩相和單相并網(wǎng)逆變。
[0012] 通過以下的描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發(fā)明 的實(shí)施例。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的原理框圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明的三相電網(wǎng)電壓示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，附圖中類似的元件標(biāo)號代表類似的元 件。
[0016] 如圖1所示，本發(fā)明所述的并網(wǎng)逆變器包括功率變換電路、濾波電路、控制器，所 述的并網(wǎng)逆變器控制用于連接負(fù)載和電網(wǎng)的負(fù)載繼電器及并網(wǎng)繼電器。
[0017] 所述功率變換電路包括并聯(lián)連接的A橋臂、B橋臂、C橋臂及N橋臂，每個(gè)橋臂均上 橋臂IGBT及下橋臂IGBT串聯(lián)組成。所述功率變換電路輸出接所述濾波電路，經(jīng)所述負(fù)載 繼電器、并網(wǎng)繼電器接入電網(wǎng)。
[0018] 所述控制器實(shí)時(shí)采集逆變器三相輸出電流瞬時(shí)值、電網(wǎng)三相電壓值及頻率和相 位，根據(jù)功率需求計(jì)算逆變器每相期望電流有效值，并設(shè)定瞬時(shí)值為與對應(yīng)電網(wǎng)電壓同頻 同相的正弦信號。期望的逆變器每相輸出有效值為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三相四橋臂并網(wǎng)逆變器的控制方法，所述并網(wǎng)逆變器包括功率變換電路、濾波 電路以及控制器，所述功率變換電路包括并聯(lián)連接的A橋臂、B橋臂、C橋臂及N橋臂，每個(gè) 橋臂由上橋臂IGBT及下橋臂IGBT串聯(lián)組成，其特征在于，所述逆變器的控制方法是： 所述控制器實(shí)時(shí)采集逆變器三相輸出電流瞬時(shí)值、電網(wǎng)三相電壓值及頻率和相位，根 據(jù)功率需求計(jì)算逆變器每相期望電流有效值，并設(shè)定瞬時(shí)值為與對應(yīng)電網(wǎng)電壓同頻同相的 正弦信號；所述控制器在每個(gè)控制周期將A、B、C三相期望的瞬時(shí)電流與檢測到的實(shí)際電流 相減，形成偏差，所述控制器中的PI控制器根據(jù)偏差計(jì)算控制量，歸一化處理后得到A、B、C 三相控制量，經(jīng)所述控制器中的比較器找到最小的控制量，并將相應(yīng)的橋臂設(shè)為參考橋臂， 斷開參考橋臂的上橋臂IGBT，開通參考橋臂的下橋臂IGBT，其它橋臂的控制占空比轉(zhuǎn)換為 與該橋臂的控制量差值，N橋臂的控制占空比為參考橋臂控制量的相反數(shù)，實(shí)現(xiàn)解耦控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的三相四橋臂并網(wǎng)逆變器的控制方法，其特征在于，設(shè)定A、B、C 三相中任意兩相的期望輸出電流為零，實(shí)現(xiàn)單相并網(wǎng)逆變，具體方法是： 將期望輸出電流為零的相對應(yīng)的歸一化控制量設(shè)為零，禁止對應(yīng)橋臂的上橋臂IGBT 及下橋臂IGBT開通，針對期望電流不為零的相，計(jì)算期望實(shí)時(shí)電流與實(shí)際電流的偏差，所 述PI控制器根據(jù)偏差計(jì)算控制量，歸一化處理后得到該相控制量，所述比較器將該相控制 量與零相比，如小于零，則設(shè)該相對應(yīng)的橋臂為參考橋臂，將該控制量取相反數(shù)即為N橋臂 的控制占空比；如大于零，則將N橋臂設(shè)為參考橋臂，該控制量即為對應(yīng)橋臂的控制占空 比；當(dāng)一橋臂設(shè)為參考橋臂時(shí)，關(guān)斷其上橋臂IGBT，開通其下橋臂IGBT。
3. 如權(quán)利要求1所述的三相四橋臂并網(wǎng)逆變器的控制方法，其特征在于，設(shè)定A、B、C 三相中任意一相的期望輸出電流為零，實(shí)現(xiàn)兩相并網(wǎng)逆變，具體方法是： 將期望輸出電流為零的相對應(yīng)的歸一化控制量設(shè)為零，禁止對應(yīng)橋臂的上橋臂IGBT 及下橋臂IGBT開通，針對期望電流不為零的相，計(jì)算期望實(shí)時(shí)電流與實(shí)際電流的偏差，所 述PI控制器根據(jù)偏差計(jì)算控制量，歸一化處理后得到控制量，所述比較器在計(jì)算出的兩個(gè) 控制量及零之間找出最小值，將最小控制量對應(yīng)的橋臂設(shè)為參考橋臂，如最小值為零，則設(shè) N橋臂為參考橋臂，其它橋臂的控制占空比轉(zhuǎn)換為與該橋臂控制量與參考橋臂控制量的差， 當(dāng)一橋臂設(shè)為參考橋臂時(shí)，關(guān)斷其上橋臂IGBT，開通其下橋臂IGBT。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三相四橋臂并網(wǎng)逆變器的控制方法，所述并網(wǎng)逆變器包括功率變換電路和控制器。功率變換電路由并聯(lián)的四個(gè)橋臂組成，所述控制器實(shí)時(shí)采集逆變器輸出三相電流瞬時(shí)值、電壓值及頻率和相位，計(jì)算逆變器每相期望電流有效值，并設(shè)定瞬時(shí)值為與對應(yīng)電網(wǎng)電壓同頻同相的正弦信號?？刂破髟诿總€(gè)控制周期將期望的瞬時(shí)電流與檢測到的實(shí)際電流相減，形成偏差，PI控制器根據(jù)偏差計(jì)算控制量，歸一化處理后得到三相控制量，經(jīng)比較器找到最小的控制量，并將相應(yīng)的橋臂設(shè)為參考橋臂，其它橋臂的控制占空比轉(zhuǎn)換為與該橋臂的控制量差值。本發(fā)明既能實(shí)現(xiàn)了三相并網(wǎng)，也具備單相和兩相并網(wǎng)功能。
【IPC分類】H02M7-5387, H02J3-38
【公開號】CN104578878
【申請?zhí)枴緾N201410837108
【發(fā)明人】陳啟宏, 王吉彪, 全書海, 張立炎, 謝長君, 黃亮, 石英
【申請人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月29日