[发明专利]三相并网逆变器控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及三相并网逆变器，更具体地说，涉及一种三相并网逆变器及功率器件控制方法。

背景技术

太阳能、风能等可再生能源不仅蕴藏丰富，而且绿色环保，将是化石能源的最佳替代能源，目前已越来越引起各国政府的高度重视。通常，这些可再生能源须通过太阳能光伏电池、风力发电机等转换成便于使用的电能，该电能通过三相并网逆变器输送到三相公用电网，从而实现太阳能、风能等可再生能源并网使用。

由于太阳能、风能等转化为电能的效率较低，因此在保证最大功率点跟踪的同时，三相并网逆变器的转换效率非常重要：每提高一个百分点的效率，意味着少安装很多光伏电池或风力发电机，这将有利于降低系统成本。因此，如何提高三相并网逆变器的转换效率，降低逆变器损耗，已经成为新能源并网发电技术的研究热点。

三相并网逆变器的主电路一般由两电平电压源型三相全桥逆变电路、交流滤波器和变压器（有电气隔离要求时）组成。现有两电平电压源型三相并网逆变电路采用三相全桥电路实现，它由三个桥臂组成，每个桥臂由2个功率器件串联，中间连接处作为一相电压输出端。通过控制6个功率器件的开通与关断时刻，可实现对三相输出电流的实时控制。

目前对功率器件的控制，通常采用空间电压矢量调制（简称SVPWM）方案，该方案在一个开关周期内控制每个功率器件进行一次开通和一次关断过程，在每次开通和关断过程中都会产生一定的开关损耗。为了使三相并网逆变电路输出电流谐波含量较小，一般采取提高开关频率的办法，但这会导致较大的功率器件开关损耗，从而导致三相并网逆变器转换效率降低。

此外，还可以采用统一化不连续调制技术(简称GDPWM)来降低三相两电平逆变器的开关损耗。GDPWM是采用在基本正弦波参考电压基础上注入不同的零序分量实现，每个桥臂的功率开关在一个基波周期内的不动作总区间为120°，需要实时计算逆变器桥臂侧的功率因数角来确定注入的零序分量，从而使开关损耗最小。然而该方案必须实时计算桥臂侧的功率因数角来得到注入的零序分量，计算过程复杂、效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对上述三相并网逆变器开关损耗及零序分量计算复杂、效率低的问题，提供一种三相并网逆变器控制系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种三相并网逆变器控制系统，包括电压采样单元、电流采样单元、第一计算单元、k值表存储单元、k值获取单元、第二计算单元以及PWM波发生器，其中：

所述电压采样单元，用于采样获取三相电网电压瞬时值；

所述电流采样单元，用于采样获取逆变器三相桥臂的输出电流瞬时值；

所述第一计算单元，用于根据所述三相电网电压瞬时值、逆变器三相桥臂的输出电流瞬时值计算逆变器三相桥臂参考电压及输出电流幅值；

所述k值表存储单元，用于存储k值表，所述k值表中包括不同输出电流幅值、三相桥臂参考电压、逆变器三相桥臂的输出电流瞬时值对应的k值，所述k值为0或1；

所述k值获取单元，用于根据所述输出电流幅值及三相桥臂参考电压或输出电流幅值及逆变器三相桥臂的输出电流瞬时值查询k值表获得k值；

所述第二计算单元，用于根据所述k值计算零序分量；

所述PWM波发生器，用于将所述零序分量注入三相桥臂参考电压以生成三相桥臂的PWM开关信号。

在本发明所述的三相并网逆变器控制系统中，所述第二计算单元通过以下公式计算零序分量v_z^*：

v_z^*=-kv_max^*-(1-k)v_min^*+(2k-1)，

其中v_max^*=max{v_A^*,v_B^*,v_C^*}，v_min^*=min{v_A^*,v_B^*,v_C^*}，v_A^*、v_B^*、v_C^*为逆变器三相桥臂参考电压。