[發明專利]一種抑制逆變器并聯系統直流環流的裝置

有效

• 申請號: 201110184856.5
• 申請日: 2011-07-04
• 公開（公告）號: CN102231608A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 徐德鴻;何國鋒;于瑋
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.一種抑制逆變器并聯系統直流環流的裝置,它包括：逆變模塊(1)、逆變模塊(2)、CAN總線(3)、同步總線(4)、交流母線(5)和負載(6)；每個逆變模塊的電路結構完全相同，均包括：逆變主電路、采樣電路、控制電路和電壓直流分量抑制電路；CAN總線(3)用于給每個并聯逆變模塊傳遞平均有功功率P^*和平均無功功率Q^*，每個逆變模塊控制電路中的功率調節器通過信號線連接到CAN總線(3)；同步總線(4)用于并聯逆變模塊之間的同步鎖相，每個逆變模塊控制電路中的PLL模塊通過信號線連接到同步總線(4)；逆變并聯模塊的交流輸出并聯在交流母線(5)上；逆變器并聯系統的并聯負載(6)接在交流母線(5)上；

其中逆變模塊(1)包括逆變主電路(101)、采樣電路(102)、控制電路(103)和電壓直流分量抑制電路(104)；逆變主電路(101)采用半橋逆變器結構，包括分壓電容C_d1、C_d2，功率管V₁、V₂，濾波電感L₁和濾波電容C₁；分壓電容C_d1的負極性端和分壓電容C_d2的正極性端連接在N點，功率管V₁的源極和功率管V₂的集電極連接在H₁點，分壓電容C_d1的正極性端和功率管V₁的集電極連接在一起，分壓電容C_d2的負極性端和功率管V₂的源極連接在一起，濾波電感L₁的一端連接在H₁點，另外一端和濾波電容C₁的一端連接在O₁點，濾波電容C₁的另外一端連接中線N,?濾波電容C₁的兩端連接在交流母線(5)上；采樣電路(102)包括電感電流采樣電路(102-1)和逆變輸出電壓采樣電路(102-2)，電感電流采樣電路(102-1)的輸入端連接逆變主電路(101)的霍爾電流傳感器，電感電流采樣電路(102-1)的輸出為電感電流i_L1，逆變輸出電壓采樣電路(102-2)的輸入端連接在逆變主電路(101)的濾波電容C₁的兩端，逆變輸出電壓采樣電路(102-2)的輸出是電壓u_o1;?控制電路(103)由有功功率P₁和無功功率Q₁計算模塊(103-1)、功率調節模塊(103-2)、PLL鎖相模塊(103-3)、正弦基準波生成模塊(103-4)、電壓調節器模塊(103-5)、電流調節器模塊(103-6)和PWM驅動模塊(103-7)組成，有功功率P₁和無功功率Q₁計算模塊(103-1)的兩個輸入端分別連接電感電流采樣電路(102-1)的輸出端和電壓采樣電路(102-2)的輸出端，功率調節模塊(103-2)的兩個輸入端分別連接有功功率P₁和無功功率Q₁計算模塊(103-1)的兩個輸出端，功率調節模塊(103-2)的另外兩個輸入端分別連接CAN總線中的P^*和Q^*，功率調節模塊(103-2)輸出是電壓幅值校正量△U₁和相位校正量△???????????????????????????????????????????????₁，PLL鎖相模塊(103-3)的輸入端連接同步總線(4)，PLL鎖相模塊(103-3)的輸出是同步參考相位*，正弦基準波生成模塊(103-4)的第一輸入端連接電壓幅值參考值U₁^*,正弦基準波生成模塊(103-4)的第二輸入端連接PLL鎖相模塊(103-3)的輸出端，正弦基準波生成模塊(103-4)的第三、第四輸入端分別連接功率調節模塊(103-2)的兩個輸出端，正弦基準波生成模塊(103-4)的第五輸入端連接電壓直流分量抑制電路(104)的輸出端，正弦基準波生成模塊(103-4)的輸出是校正后的正弦基準波U₁sin(+₁)+?△U_dc1，連接到電壓調節器模塊(103-5)的一個輸入端，作為電壓調節器模塊103-5的參考輸入電壓u_ref1,?電壓調節器模塊(103-5)的另外一個輸入端的輸入信號是逆變器的輸出電壓u_o1，電壓調節器模塊(103-5)的輸出端連接到電流調節器模塊(103-6)的一個輸入端，輸出值i_ref1作為電流環的基準電流值，電流調節器模塊(103-6)的另外一個輸入端的輸入信號是電感電流i_L1，電流調節器模塊(103-6)的輸出是調制信號u_s1，PWM驅動模塊(103-7)的輸入端連接電流調節器模塊(103-6)的輸出端，PWM驅動模塊(103-7)的輸出是PWM驅動信號，用來驅動逆變主電路(101)的功率管V₁和功率管V₂，其特征是：?

在所說的逆變器并聯系統中，每個逆變模塊分別增設一個獨立的電壓直流分量抑制電路模塊，每個逆變模塊的電壓直流分量抑制電路模塊的電路結構完全相同；每個逆變模塊由增設的電壓直流分量抑制電路模塊控制自身逆變模塊的輸出電壓直流分量為零，從而控制逆變器并聯系統的直流環流為零；?

電壓直流分量抑制電路模塊(104)用于控制并聯逆變模塊(1)的輸出電壓直流分量為零，該模塊由采樣調理電路(104-1)、低通濾波電路(104-2)、直流分量調節電路(104-3)和第一減法比較器(104-4)順次連接而成；采樣調理電路(104-1)為電壓直流分量抑制電路(104)的第一級電路，該電路的兩個輸入端連接采樣輸入點，其中一個輸入端連接逆變主電路(101)的半橋逆變器的橋臂中點H₁，另外一個輸入端連接逆變主電路(101)的半橋逆變器分壓電容C_d1和C_d2的連接中點N，采樣輸入信號?u_H1N為頻率等于開關頻率的高頻PWM波信號，采樣調理電路(104-1)的輸出端連接低通濾波電路(104-2)的輸入端，低通濾波電路(104-2)的輸出端連接直流分量調節電路(104-3)的輸入端，第一減法比較器(104-4)的正極性端和負極性端分別連接電壓直流分量基準U_dc^*和直流分量調節電路(104-3)的輸出端U_dc1,?第一減法比較器(104-4)的輸出端的輸出信號△U_dc1疊加到正弦基準波生成模塊(103-4)的輸入端，得到正弦基準波生成模塊(103-4)校正后的基準電壓U₁sin(+₁)+△U_dc1，由于△U_dc1和U₁sin(+₁)的直流分量大小相等，符號相反，從而達到控制逆變模塊1的逆變輸出電壓u_o1-的直流分量為零。

2.根據權利要求1所述的一種抑制逆變器并聯系統直流環流的裝置，其特征是：直流分量抑制電路模塊中的采樣調理電路采用電阻分壓的差分放大器結構進行采樣；采樣調理電路(104-1)采用差分放大器結構，用于實現高頻PWM波信號的采樣、衰減；采樣調理電路(104-1)由第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第一電容C1、第四電阻R4、第二電容C2和運算放大器IC1組成；第一電阻R1的輸入端連接逆變主電路101的半橋逆變器的橋臂中點H₁，第一電阻R1的另外一端連接運算放大器IC1的反相輸入端，第二電阻R2的輸入端連接逆變主電路(101)的半橋逆變器分壓電容C_d1和C_d2的連接中點N，第二電阻R2的另外一端連接運算放大器IC1的同相輸入端，第三電阻R3和第一電容C₁并聯，并聯的一端連接運算放大器IC1的反相輸入端，并聯的另外一端連接運算放大器IC1的輸出端，第四電阻R4和第二電容C2并聯，并聯的一端連接運算放大器IC1的同相輸入端，并聯的另外一端連接到地；運算放大器IC1的輸出連接到低通濾波器(104-2)的輸入端。