[发明专利]三电平光伏并网逆变器直流电压平衡控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相光伏并网逆变器的控制方案，尤其涉及一种三相三线制三电平光伏并网逆变器直流电压平衡方法，适用于太阳能发电应用领域。

背景技术

效率和并网电流THD（Total Harmonic distortion，总谐波含量）是光伏并网逆变器最关键的两个指标。一般为获取更小的并网电流谐波含量，都采取提高开关频率的办法，但这必然导致逆变器损耗增加，整机效率降低。三电平逆变器通过增加输出电平数来提高等效开关频率，因此可以以较低的开关频率实现较好的谐波电流输出。

二极管钳位三电平逆变器是应用最为广泛的多电平逆变器，理论上，由于三相系统是对称的，二极管钳位三电平逆变器直流侧电容电压应该始终是平衡的。然而，由于死区、器件参数等等不对称因素的存在，使得通过钳位二极管流入直流母线中点的电流平均值不为0，从而导致正直流母线电压和负直流母线电压出现不平衡，若不对其进行抑制，三电平的优势将丧失，在损坏自身功率器件的同时甚至会对系统中的其他装置造成损坏。

目前主要有两种方法能够解决二极管钳位三电平逆变器直流侧电容电压不平衡问题：一种是基于SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制），通过选择三电平逆变器输出的小矢量，从而改变其开关管导通时间，使得流入直流母线中点电流的平均值为0，最终实现直流侧电容电压平衡，这种方法应用较为广泛，但难点在于实现较为复杂；另一种方法是基于SPWM（sinusoidal  Pulse Width Modulation，正弦脉宽调制），通过向调制波中注入零序电压分量来改变开关管导通时间从而实现直流侧电容电压平衡，这种方法的优点在于实现简单，而且注入的零序电压不会影响到二极管钳位三电平逆变器的输出电流，其难点在于零序电压分量的选择。

发明内容

所要解决的技术问题 ：针对以上不足本发明提供一种三相三线制三电平光伏并网逆变器直流电压平衡控制方法，该方法基于SPWM调制，通过巧妙的选择注入零序电压分量有效的实现直流侧电容电压平衡控制，提高光伏逆变器效率、减小输出电压电流谐波、降低开关应力，成本也较低。

本发明通过以下技术方案而实现：一种三电平光伏并网逆变器直流电压平衡控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步：通过比例积分的方式，根据正直流母线电压V_dc1与负直流母线电压V_dc2的差产生误差调节量；

第二步：该误差调节量分别与三相交流侧检测电流的瞬时值i_sa、i_sb、i_sc进行相乘，所得乘积量为各相调制波的偏置量；

第三步：由主控制器产生的各相调制波u_sam、u_sbm、u_scm与所得偏置量相加，生成新的调制量作为ABC三相1管和3管的调制波；各相调制波与所得偏置量相减，产生新的调制量作为ABC三相2管和4管的调制波；

第四步：将得到的调制波送到PWM发生单元产生针对各相桥臂开关管的PWM驱动信号；

所有步骤均在DSP，即digital signal processor，数字信号处理器中实现。       

有益效果:

本发明应用于二极管钳位三电平光伏并网逆变器中，用于解决三电平并网逆变器直流侧电容电压平衡问题。该发明通过向调制波中注入与并网电流同相的零序电压分量，然后对开关管分别进行调制，从而改变开关管导通时间，实现直流侧电容电压平衡。该方法实现简单，稳定性好，不增加任何硬件成本，具有较高的实用价值。

附图说明

图1为本发明所涉二极管钳位三电平光伏并网逆变器电路原理图；

图2为本发明所涉二极管钳位三电平光伏并网逆变器主从控制方法示意图；

图3为本发明所涉二极管钳位三电平光伏并网逆变器直流电压平衡控制算法原理图。

具体实施方式