維持三電平光伏逆變器中點(diǎn)電壓平衡的滯環(huán)控制方法

1、(19)中民*CCNN110033117788773377AA*(12)發(fā)明專利申請(10)申請公布號 CN 103178737(43)申請公布日 2013.06.26A(21)申請?zhí)?01310095947.0(22)申請日2013.03.25(71)申請人江蘇寶豐新能源科技地址 213000 江蘇省常州市新北區(qū)光伏產(chǎn)業(yè)園創(chuàng)新大道 99 號(72)發(fā)明人陳波(74)專利機(jī)構(gòu) 常州市維益專利事務(wù)所32211何學(xué)成人(51)Int.Cl.H02M 7/483 (2007.01)權(quán)利要求書1頁說明書3頁附圖4頁(54) 發(fā)明名稱維持三電平光伏逆變器中點(diǎn)電壓平衡的滯環(huán)方法(57) 摘要本發(fā)明屬于逆變

2、器領(lǐng)域，具體是一種維持三電平光伏逆變器中點(diǎn)電壓平衡的滯環(huán)方法。維持三電平光伏逆變器中點(diǎn)電壓平衡的滯環(huán)方法，它包括連接電池板的 EMI 濾波器、Boost 升壓電路、三電平逆變器、低通濾波器以及連接市電的EMI 濾波器 ；EMI 濾波器濾除電池板的直流電的高頻噪聲的干擾，直流電進(jìn)入 Boost 升壓電路后提高DC 電壓，然后進(jìn)入三電平逆變器將DC 電流轉(zhuǎn)換成為 AC 電流，然后通過低通濾波器輸送到連接市電的 EMI 濾波器，還包括基于 DSP 和 CPLD 的控制電路。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本方法直接在軟件每個(gè)中斷處理程序中完成增加另外的時(shí)間開銷和較多的運(yùn)算量，使得程序在一個(gè)合理的滯環(huán)范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。C

3、N 103178737 A權(quán)利要求書CN 103178737 A1/1 頁1. 維持三電平光伏逆變器中點(diǎn)電壓平衡的滯環(huán)方法，它包括連接電池板的 EMI 濾波器、Boost 升壓電路、三電平逆變器、低通濾波器以及連接市電的 EMI 濾波器 ；EMI 濾波器濾除電池板的直流電的高頻噪聲的干擾，直流電進(jìn)入 Boost 升壓電路后提高 DC 電壓，然后進(jìn)入三電平逆變器將DC 電流轉(zhuǎn)換成為AC 電流，然后通過低通濾波器輸送到連接市電的EMI濾波器，其特征在于 ：還包括基于 DSP 和 CPLD 的電路 , 該電路的方法如下 ：a、根據(jù)運(yùn)算指令計(jì)算空間矢量的幅值和相角的步驟 ；b該矢量處于哪個(gè)扇區(qū)和角形的

4、步驟 ；c、計(jì)算各 7 段式導(dǎo)通序列的導(dǎo)通時(shí)間的步驟 ；d中點(diǎn)電壓偏移量是否在 -1% 1% 的范圍內(nèi)，是在 -1% 1% 的范圍時(shí)則兩個(gè)小矢量個(gè)導(dǎo)通 50% ；不是在 -1% 1% 的范圍時(shí)則中點(diǎn)電壓是否正向偏移 ；e、根據(jù) d 步驟中，中點(diǎn)電壓是正向偏移，則根據(jù)中點(diǎn)電壓的偏移量將負(fù)小矢量導(dǎo)通比例在上一個(gè)計(jì)算周期基礎(chǔ)上逐漸繼續(xù)增大或減小 ；當(dāng)中點(diǎn)電壓不是正向偏移時(shí)，則根據(jù)中點(diǎn)電壓的偏移量將正小矢量導(dǎo)通比例在上一個(gè)計(jì)算周期基礎(chǔ)上逐漸繼續(xù)增大或減小 ；f、窄脈沖處理程序，PWM 輸出。2. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的維持三電平光伏逆變器中點(diǎn)電壓平衡的滯環(huán)征在于 ：步驟 e 中所述的負(fù)小矢量比例、正

5、小矢量比例均大于 50%。方法，其特2說明書CN 103178737 A1/3 頁維持三電平光伏逆變器中點(diǎn)電壓平衡的滯環(huán)方法技術(shù)領(lǐng)域0001本發(fā)明屬于逆變器領(lǐng)域，具體是一種維持三電平光伏逆變器中點(diǎn)電壓平衡的滯環(huán)方法。背景技術(shù)0002目前在業(yè)界 10 20kW 功率等級光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中，其主電路拓?fù)渲饕荁oost+ 基于三電平技術(shù)的逆變器兩級結(jié)構(gòu)，其中三電平的一大就是要一直維持直流側(cè)中點(diǎn)電壓的平衡，但是由于元件參數(shù)的差異和輸出的誤差，難免中點(diǎn)電壓會(huì)不平衡，如果不加以換為兩電平。，就會(huì)逐漸，大大降低逆變電流的波形質(zhì)量直到整個(gè)三電平系統(tǒng)轉(zhuǎn)，目前業(yè)界主要有兩類策略 ：一是利用前級 Boost 來

6、，通過在Boost 的占空比來不斷調(diào)節(jié)，但這樣就必須要求前級是Boost 電路，而且如果都要求有 MPPT 功能時(shí)候，就會(huì)顧此失彼，犧牲一種功能 ；另外一種策略就是實(shí)時(shí)檢測流過中點(diǎn)的電流，結(jié)合電壓偏移通過一系列的基于空間矢量變換計(jì)算使得上下電容的電荷量達(dá)到一動(dòng)態(tài)平衡，這樣做雖然理論上可以做到精確件計(jì)算量。，但這樣增加了硬件成本和軟發(fā)明內(nèi)容0003本發(fā)明上述中存在的缺點(diǎn)，提出一種節(jié)省時(shí)間和運(yùn)算量的基于實(shí)時(shí)改變小矢量導(dǎo)通因子的維持三電平光伏逆變器中點(diǎn)電壓平衡的滯環(huán)0004本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案 ：0005維持三電平光伏逆變器中點(diǎn)電壓平衡的滯環(huán)方法。方法，它包括連接電池板的 EMI濾波器、Boos

7、t 升壓電路、三電平逆變器、低通濾波器以及連接市電的 EMI 濾波器 ；EMI 濾波器濾除電池板的直流電的高頻噪聲的干擾，直流電進(jìn)入 Boost 升壓電路后提高 DC 電壓，然后進(jìn)入三電平逆變器將 DC 電流轉(zhuǎn)換成為 AC 電流，然后通過低通濾波器輸送到連接市電的EMI 濾波器，還包括基于 DSP 和 CPLD 的電路 , 該電路的方法如下 ：0006a、根據(jù)運(yùn)算指令計(jì)算空間矢量的幅值和相角的步驟 ；0007b該矢量處于哪個(gè)扇區(qū)和角形的步驟 ；0008c、計(jì)算各 7 段式導(dǎo)通序列的導(dǎo)通時(shí)間的步驟 ；0009d中點(diǎn)電壓偏移量是否在 -1% 1% 的范圍內(nèi)，是在 -1% 1% 的范圍時(shí)則兩個(gè)小矢量

8、個(gè)導(dǎo)通 50% ；不是在 -1% 1% 的范圍時(shí)則中點(diǎn)電壓是否正向偏移 ；0010 e、根據(jù) d 步驟中，中點(diǎn)電壓是正向偏移，則根據(jù)中點(diǎn)電壓的偏移量將負(fù)小矢量導(dǎo)通比例在上一個(gè)計(jì)算周期基礎(chǔ)上逐漸繼續(xù)增大或減小 ；當(dāng)中點(diǎn)電壓不是正向偏移時(shí)，則根據(jù)中點(diǎn)電壓的偏移量將正小矢量導(dǎo)通比例在上一個(gè)計(jì)算周期基礎(chǔ)上逐漸繼續(xù)增大或減小 ；0011 f、窄脈沖處理程序，PWM 輸出。0012 步驟 e 中所述的負(fù)小矢量比例、正小矢量比例均大于 50%。3說明書CN 103178737 A2/3 頁0013本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本方法直接在軟件每個(gè)中斷處理程序中完成間開銷和較多的運(yùn)算量，使得程序在一個(gè)合理的滯環(huán)范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行

9、。增加另外的時(shí)附圖說明0014圖 1發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖 ；0015圖 2 為實(shí)時(shí)調(diào)整小矢量導(dǎo)通因子示意圖（以正小矢量為例）；0016圖 3 為三電平空間矢量對應(yīng)圖（以第一扇區(qū)第三個(gè)三角形為例）；0017圖 4 導(dǎo)通因子過小時(shí)拋棄窄脈沖示意圖（以第一扇區(qū)第三個(gè)三角形為例），其中（a）為正常的的 7 段式導(dǎo)通序列，(b) 簡單的處理窄脈沖方式，(c) 本發(fā)明中所采取的處理窄脈沖方式 ；0018圖 5T 型三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ；0019圖 6 本發(fā)明方法流程圖 ；具體實(shí)施方式0020 如圖 2（以正小矢量為例）所示，本發(fā)明采用 7 段式導(dǎo)通序列，為了降低開關(guān)損耗， 每個(gè)序列都從小矢量出發(fā)，而小矢量總是成對

10、出現(xiàn)，另外一個(gè)必為冗余矢量，本發(fā)明的就是兩個(gè)成對出現(xiàn)的小矢量的導(dǎo)通因子。如果理論上中點(diǎn)電壓處于一個(gè)較為接受的范圍比如 1%，每個(gè)小矢量的導(dǎo)通比例就是各占 0.5，剛好使得不偏向任何一個(gè)直流側(cè)電容。如果中點(diǎn)電壓往正向偏移但未達(dá)到 2%，那么相應(yīng)正小矢量的導(dǎo)通比例就下降到 0.4，負(fù)小矢量的比例就提高到 0.6，如果繼續(xù)正向偏移，將繼續(xù)按照這個(gè)趨勢去調(diào)節(jié) ；如果中點(diǎn)電壓偏移在 1% 以內(nèi)，就停止修改導(dǎo)通因子，如果反向偏移，就相應(yīng)增大正小矢量的導(dǎo)通因子。如果導(dǎo)通因子達(dá)到 0.9 或者 0.1，就停止改變導(dǎo)通因子，因?yàn)閷?dǎo)通時(shí)間過短就會(huì)造成窄脈沖，這時(shí)就直接拋棄該導(dǎo)通時(shí)間短的小矢量，但作為一個(gè)整體，必須

11、同時(shí)拋棄三相的導(dǎo)通序列，否則就會(huì)使得輸出波形畸變，如圖 3 和圖 4（以第一扇區(qū)第 3 個(gè)三角形為例）所示。如果此時(shí)中點(diǎn)電壓仍然偏移加大，甚至超出保護(hù)范圍，這樣就必須停止逆變器工作，認(rèn)為其故障，進(jìn)行其它方面的排查。0021維持三電平光伏逆變器中點(diǎn)電壓平衡的滯環(huán)方法，它包括連接電池板的 EMI濾波器、Boost 升壓電路、三電平逆變器、低通濾波器以及連接市電的 EMI 濾波器 ；EMI 濾波器濾除電池板的直流電的高頻噪聲的干擾，直流電進(jìn)入 Boost 升壓電路后提高 DC 電壓，然后進(jìn)入三電平逆變器將 DC 電流轉(zhuǎn)換成為 AC 電流，然后通過低通濾波器輸送到連接市電的EMI 濾波器，還包括基于

12、DSP 和 CPLD 的電路 , 該電路的方法如下 ：0022a、根據(jù)運(yùn)算指令計(jì)算空間矢量的幅值和相角的步驟 ；0023b該矢量處于哪個(gè)扇區(qū)和角形的步驟 ；0024c、計(jì)算各 7 段式導(dǎo)通序列的導(dǎo)通時(shí)間的步驟 ；0025d中點(diǎn)電壓偏移量是否在 -1% 1% 的范圍內(nèi)，是在 -1% 1% 的范圍時(shí)則兩個(gè)小矢量個(gè)導(dǎo)通 50% ；不是在 -1% 1% 的范圍時(shí)則中點(diǎn)電壓是否正向偏移 ；0026e、根據(jù) d 步驟中，中點(diǎn)電壓是正向偏移，則根據(jù)中點(diǎn)電壓的偏移量將負(fù)小矢量導(dǎo)通比例在上一個(gè)計(jì)算周期基礎(chǔ)上逐漸繼續(xù)增大或減小 ；當(dāng)中點(diǎn)電壓不是正向偏移時(shí)，則根據(jù)中點(diǎn)電壓的偏移量將正小矢量導(dǎo)通比例在上一個(gè)計(jì)算周期基礎(chǔ)上逐漸繼續(xù)增大或減4