[發明專利]基于紋波功率轉移的單相光伏并網逆變器及調制控制方法

有效

• 申請號: 201310594581.1
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103684027A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 于晶榮;陳莎;程美紅;張雪煜;王一軍;段娟鳳;鄭玉芳;章文遠;涂睿;徐勇
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

1.一種基于紋波功率轉移的單相光伏并網逆變器，其特征在于，包括與光伏陣列輸出側并聯的三個橋臂、儲能電感L2；每個橋臂由2個功率開關連接而成：?

第一橋臂由功率開關T3和T4組成；?

第二橋臂由功率開關T1和T2組成；?

第三橋臂由功率開關T5和T6組成；?

第一橋臂的中點即a點和第二橋臂的中點即b點為單相光伏并網逆變器的2個輸出端；?

所述的儲能電感L2的兩端分別接b點和第三橋臂的中點即m點；?

所述的功率開關為MOSFET。?

2.根據權利要求1所述的一種基于紋波功率轉移的單相光伏并網逆變器，其特征在于，儲能電感的額定電流I_L等于逆變器交流側額定電流I_s，即I_L＝I_s；儲能電感的電感值為λ為紋波功率轉移系數，ω為電網的基波角頻率；U_s為電網電壓峰。?

3.基于權利要求1或2所述的單相光伏并網逆變器的控制方法，其特征在于，輸入量包括光伏陣列的輸出電壓瞬時值u_pv、輸出電流瞬時值i_pv和電網電壓瞬時值u_s；輸出控制量包括和；?

逆變器通過控制輸出量的跟蹤，實現光伏逆變器的發電功能，的獲取過程為：?

首先將光伏陣列輸出電壓和電流信號輸入至MPPT環節，MPPT控制通過基于極值搜索的MPPT算法實現，MPPT控制輸出光伏陣列的最大功率點對應的直流電壓參考信號?；其次與實際采樣的直流電壓Upv作差后，經PI控制得到并網電流幅值參考量I_ref，然后與電網電壓相位信號相乘，得到并網電流參考量i_ref^*；并網電流參考信號i_ref^*與實際并網電流采樣信號i_ref做差后，經過準比例諧振控制器，將準比例控制的輸出量除以Upv，即為逆變控制環節的輸出控制量；?

其中準比例諧振控制器的傳遞函數為?

式中，k_p為比例系數，k_i為積分系數，ξ為阻尼系數；?

根據轉移紋波功率需求，確定儲能電感L₂的參考電流為?

式中λ為紋波轉移系數，取值范圍為[0，1]；L₁為并網電感；儲能電感L₂的電流控制由比例諧振控制實現，比例諧振控制器的傳遞函數為?

式中，k_Lp為比例系數，k_Li為積分系數；?

將上式中比例控制的輸出量除以Upv，即為儲能電感控制環節的輸出控制量。?

4.一種單相光伏并網逆變器的調制方法，其特征在于，采用單極性倍頻技術，即將三角載波與一對極性相反的調制波相比較，產生兩對互補的驅動信號，分別驅動單相全橋逆變的兩個橋臂；該調制方法基于權利要求3所述的單相光伏并網逆變器的控制方法；?

其中第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂的調制信號a，b，m由以下步驟得到：?

根據和，利用下式計算出三個橋臂的占空比信號d_a，d_b，d_m，?

并利用歸一化算法，保證逆變器三個橋臂的占空比db、da和dm取值范圍在[0，1]；?

然后，根據確定調制信號a、b和m的值；?

最后將調制信號a、b和m與三角載波比較，即可以得到功率器件的驅動信號，完成調制過程。?