[发明专利]一种单极性调制的单相并网逆变器电流预测控制方法

说明书

技术领域

本发明属于并网型逆变电源的电流控制技术领域，具体涉及一种单极性调制的单相并网逆变器电流预测控制方法。

背景技术

随着全球性的能源危机和环境污染的日益严重，可再生能源的开发和利用越来越受人类的重视。逆变器作为风力、光伏等非水电可再生能源直流侧与交流配电系统间进行能量变换的中间环节，其安全性、可靠性、逆变效率、制造成本等因素，对光伏发电系统的整体经济效益具有重要作用。因此，高质量逆变器已成为电源技术的重要研究对象。各种针对单相并网逆变器的控制、调制策略被相继提出，并且得到了深入的发展与广泛的应用。

目前，应用于逆变器的正弦脉宽调制(SPWM)策略主要有双极性SPWM调制和单极性SPWM调制两种，其中：双极性SPWM开关管都是以高频工作，开关管的开关损耗较大，电磁干扰较大，开关谐波较大；单极性SPWM开关管，一半是以高频工作，另外一半是以低频工作，开关管的开关损耗较小，电磁干扰较小，开关谐波较小。应用于并网逆变器的电流控制策略有滞环控制、PI控制和电流预测控制等。其中：滞环控制控制简单，但电流纹波较大、开关损耗过高；PI控制技术应用广泛，但电流较小时存在相位差，导致功率因数较低；电流预测控制基于线性控制，通过预测下一时刻的参考电流，与当前输出电流比较，通过占空比生成PWM波，使输出电流准确跟踪给定的电流。

发明内容

本发明的目的是提供一种单极性调制的单相并网逆变器电流预测控制方法，可以使输出电流准确跟踪给定的电流，降低开关损耗，减小电磁干扰。

本发明所采用的技术方案是，一种单极性调制的单相并网逆变器电流预测控制方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、在单相并网逆变器的电路中的(n-1)T_S时刻采样中断，得到(n-1)T_S时刻的电感电流值i_L(n-1)、输入直流电压值V_dc、输出交流电压值V_g、(n-1)T_S周期内第四开关管S4的占空比D₁(n-1)，

其中，T_S为开关周期；

步骤2、判断输出交流电压值V_g≥0是否成立，如果不成立，则转到步骤3；如果成立，则转到步骤8；

步骤3、则D₀(n)＝0，(n₁-1)n₀T_S周期内第一开关管S1的占空比D_S1(n)＝0，第二开关管S2的占空比D_S2(n)与第一开关管S1的占空比互补为D_S2(n)＝1，通过公式(1)计算nT_S时刻的电感电流预测值

其中，

步骤4、判断是否成立，如果成立，则nT_S周期内第四开关管S4的占空比D_S4(n)为D_S4(n)＝1，nT_S周期内第三开关管S3的占空比D_S3(n)与第四开关管S4的占空比互补为D_S3(n)＝0，转到步骤13；如果不成立，则转到步骤5；

步骤5、判断是否成立，如果成立，则nT_S周期内第四开关管S4的占空比D_S4(n)为D_S4(n)＝0，nT_S周期内第三开关管S3的占空比D_S3(n)与第四开关管S4的占空比互补为D_S3(n)＝1，转到步骤13；如果不成立，则转到步骤6；

步骤6、将nT_S时刻电感上的电流给定值i_Lref(n)赋值给nT_S周期内电感电流的平均值即：

通过公式(1)中得到的电感电流预测值计算nT_S周期内第四开关管S4的占空比的预测值D₁(n)为：

步骤7、根据公式(4)计算经过中值处理后的第四开关管S4的占空比D_S4(n)：

其中，为nT_S周期内稳态时第四开关管S4的占空比；

经过中值处理后的第三开关管S3的占空比D_S3(n)＝1-D_S4(n)；