[发明专利]一种三相四桥臂逆变电路离网运行控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，具体地，涉及一种三相四桥臂逆变电路离网运行控制系统及方法。

背景技术

太阳能取之不尽、用之不竭，而随着工业化的不断进步，化石能源正逐步减少，因此如何更好地利用太阳能是摆在人们面前的重要课题。光伏发电作为太阳能利用的热点技术之一，受到各国政府的重视。光伏发电具有分布式特点，就地发电、就地使用是最经济的供电形式，因此微电网技术应运而生。它要求逆变电路需具有并网和离网运行能力，对于大功率离网运行逆变电路而言，大多采用三相逆变电路，三相系统负载时常存在不对称情况，因此如何控制三相负载电压的正弦度和对称度是难点。

三相四桥臂逆变电路是全桥合成式三相逆变电路的典型结构形式，其结构形式可简单等效为三个共用一个桥臂的单相全桥逆变器并联。它将三相输出电压中点通过中线电感连接到第四个桥臂的输出端，具有开关损耗小，可以接非线性及不平衡负载等优点。

但是，实现相间解耦是三相四桥臂逆变电路控制的关键，基于同步旋转坐标系的比例积分（PI）控制并不能完全消除输出电压的负序、零序分量；基于三相静止坐标系的比例谐振（PR）控制需要多个复杂的谐波谐振控制器叠加才能改善输出电压波形；对于三维空间电压矢量调制技术的控制方法，其开关矢量由原来的8个变为16个，控制计算较为繁琐；对于谐波注入的PWM调制方式，在非线性负载时控制效果不太理想。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在计算过程繁琐和控制效果差等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种三相四桥臂逆变电路离网运行控制系统，以实现计算过程简洁和控制效果好的优点。

本发明的第二目的在于，提出一种与以上所述的三相四桥臂逆变电路离网运行控制系统相匹配的三相四桥臂逆变电路离网运行控制方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种三相四桥臂逆变电路离网运行控制系统，包括基于三相四桥臂逆变电路、且采用双极性三角载波信号作为公共输入信号的a相桥臂离网运行控制支路、b相桥臂离网运行控制支路、c相桥臂离网运行控制支路和中点桥臂离网运行控制支路。

进一步地，所述a相桥臂离网运行控制支路，包括a相参考负载电压Uan*与a相负载电压检测信号Uan的第一误差比较器，基波准比例谐振控制器的输出信号、重复控制器的输出信号和第一纯比例控制器（a）的输出信号的叠加器，并联在第一误差比较器的输出端和叠加器的输入端之间的基波准比例谐振控制器、重复控制器和第一纯比例控制器（a），a相参考滤波电容电流ica*与a相滤波电容电流检测信号ica的第二误差比较器，第二纯比例调节器（1）和比较器；

所述第二误差比较器的输出端与第二纯比例调节器（1）的输入端连接；第二纯比例调节器（1）的输出端与比较器的同相输入端连接，双极性三角载波信号作为比较器的反相输入端的输入信号，比较器的输出信号作为a相桥臂上功率开关管S1的驱动信号，比较器的输出信号经反相及死区时间处理后作为a相桥臂下功率开关管S2的驱动信号。

进一步地，所述b相桥臂离网运行控制支路，包括b相参考负载电压Ubn*与b相负载电压检测信号Ubn的第一误差比较器，基波准比例谐振控制器的输出信号、重复控制器的输出信号和第一纯比例控制器（b）的输出信号的叠加器，并联在第一误差比较器的输出端和叠加器的输入端之间的基波准比例谐振控制器、重复控制器和第一纯比例控制器（b），b相参考滤波电容电流icb*与b相滤波电容电流检测信号icb的第二误差比较器，第二纯比例调节器（2）和比较器；

所述第二误差比较器（2）的输出端与第二纯比例调节器的输入端连接；第二纯比例调节器（2）的输出端与比较器的同相输入端连接，双极性三角载波信号作为比较器的反相输入端的输入信号，比较器的输出信号作为b相桥臂上功率开关管S3的驱动信号，比较器的输出信号经反相及死区时间处理后作为b相桥臂下功率开关管S4的驱动信号。

进一步地，所述c相桥臂离网运行控制支路，包括c相参考负载电压Ucn*与c相负载电压检测信号Ucn的第一误差比较器，基波准比例谐振控制器的输出信号、重复控制器的输出信号和第一纯比例控制器（c）的输出信号的叠加器，并联在第一误差比较器的输出端和叠加器的输入端之间的基波准比例谐振控制器、重复控制器和第一纯比例控制器（c），c相参考滤波电容电流icc*与c相滤波电容电流检测信号icc的第二误差比较器，第二纯比例调节器（3）和比较器；