維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(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)專利機構(gòu) 常州市維益專利事務所32211何學成人(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電壓平衡的滯環(huán)方法。維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(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，直流電進入 Boost 升壓電路后提高DC 電壓，然后進入三電平逆變器將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)點是本方法直接在軟件每個中斷處理程序中完成增加另外的時間開銷和較多的運算量，使得程序在一個合理的滯環(huán)范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。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，直流電進入 Boost 升壓電路后提高 DC 電壓，然后進入三電平逆變器將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)運算指令計算空間矢量的幅值和相角的步驟 ；b該矢量處于哪個扇區(qū)和角形的

4、步驟 ；c、計算各 7 段式導通序列的導通時間的步驟 ；d中點電壓偏移量是否在 -1% 1% 的范圍內(nèi)，是在 -1% 1% 的范圍時則兩個小矢量個導通 50% ；不是在 -1% 1% 的范圍時則中點電壓是否正向偏移 ；e、根據(jù) d 步驟中，中點電壓是正向偏移，則根據(jù)中點電壓的偏移量將負小矢量導通比例在上一個計算周期基礎上逐漸繼續(xù)增大或減小 ；當中點電壓不是正向偏移時，則根據(jù)中點電壓的偏移量將正小矢量導通比例在上一個計算周期基礎上逐漸繼續(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電壓平衡的滯環(huán)征在于 ：步驟 e 中所述的負小矢量比例、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，其主電路拓撲主要是Boost+ 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，難免中點電壓會不平衡，如果不加以換為兩電平。，就會逐漸，大大降低逆變電流的波形質(zhì)量直到整個三電平系統(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 功能時候，就會顧此失彼，犧牲一種功能 ；另外一種策略就是實時檢測流過中點的電流，結(jié)合電壓偏移通過一系列的基于空間矢量變換計算使得上下電容的電荷量達到一動態(tài)平衡，這樣做雖然理論上可以做到精確件計算量。，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，提出一種節(jié)省時間和運算量的基于實時改變小矢量導通因子的維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(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，直流電進入 Boost 升壓電路后提高 DC 電壓，然后進入三電平逆變器將 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)運算指令計算空間矢量的幅值和相角的步驟 ；0007b該矢量處于哪個扇區(qū)和角形的步驟 ；0008c、計算各 7 段式導通序列的導通時間的步驟 ；0009d中點電壓偏移量是否在 -1% 1% 的范圍內(nèi)，是在 -1% 1% 的范圍時則兩個小矢量

8、個導通 50% ；不是在 -1% 1% 的范圍時則中點電壓是否正向偏移 ；0010 e、根據(jù) d 步驟中，中點電壓是正向偏移，則根據(jù)中點電壓的偏移量將負小矢量導通比例在上一個計算周期基礎上逐漸繼續(xù)增大或減小 ；當中點電壓不是正向偏移時，則根據(jù)中點電壓的偏移量將正小矢量導通比例在上一個計算周期基礎上逐漸繼續(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)點是本方法直接在軟件每個中斷處理程序中完成間開銷和較多的運算量，使得程序在一個合理的滯環(huán)范圍內(nèi)穩(wěn)定運行

9、。增加另外的時附圖說明0014圖 1發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖 ；0015圖 2 為實時調(diào)整小矢量導通因子示意圖（以正小矢量為例）；0016圖 3 為三電平空間矢量對應圖（以第一扇區(qū)第三個三角形為例）；0017圖 4 導通因子過小時拋棄窄脈沖示意圖（以第一扇區(qū)第三個三角形為例），其中（a）為正常的的 7 段式導通序列，(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 型三電平拓撲結(jié)構(gòu) ；0019圖 6 本發(fā)明方法流程圖 ；具體實施方式0020 如圖 2（以正小矢量為例）所示，本發(fā)明采用 7 段式導通序列，為了降低開關(guān)損耗， 每個序列都從小矢量出發(fā)，而小矢量總是成對

10、出現(xiàn)，另外一個必為冗余矢量，本發(fā)明的就是兩個成對出現(xiàn)的小矢量的導通因子。如果理論上中點電壓處于一個較為接受的范圍比如 1%，每個小矢量的導通比例就是各占 0.5，剛好使得不偏向任何一個直流側(cè)電容。如果中點電壓往正向偏移但未達到 2%，那么相應正小矢量的導通比例就下降到 0.4，負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)按照這個趨勢去調(diào)節(jié) ；如果中點電壓偏移在 1% 以內(nèi)，就停止修改導通因子，如果反向偏移，就相應增大正小矢量的導通因子。如果導通因子達到 0.9 或者 0.1，就停止改變導通因子，因為導通時間過短就會造成窄脈沖，這時就直接拋棄該導通時間短的小矢量，但作為一個整體，必須

11、同時拋棄三相的導通序列，否則就會使得輸出波形畸變，如圖 3 和圖 4（以第一扇區(qū)第 3 個三角形為例）所示。如果此時中點電壓仍然偏移加大，甚至超出保護范圍，這樣就必須停止逆變器工作，認為其故障，進行其它方面的排查。0021維持三電平光伏逆變器中點電壓平衡的滯環(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，直流電進入 Boost 升壓電路后提高 DC 電壓，然后進入三電平逆變器將 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)運算指令計算空間矢量的幅值和相角的步驟 ；0023b該矢量處于哪個扇區(qū)和角形的步驟 ；0024c、計算各 7 段式導通序列的導通時間的步驟 ；0025d中點電壓偏移量是否在 -1% 1% 的范圍內(nèi)，是在 -1% 1% 的范圍時則兩個小矢量個導通 50% ；不是在 -1% 1% 的范圍時則中點電壓是否正向偏移 ；0026e、根據(jù) d 步驟中，中點電壓是正向偏移，則根據(jù)中點電壓的偏移量將負小矢量導通比例在上一個計算周期基礎上逐漸繼續(xù)增大或減小 ；當中點電壓不是正向偏移時，則根據(jù)中點電壓的偏移量將正小矢量導通比例在上一個計算周期基礎上逐漸繼續(xù)增大或減4