[發(fā)明專利]一種單極性臨界電流連續(xù)控制策略的并網(wǎng)逆變器過零點(diǎn)電流畸變抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410834072.6
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104638957B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡海兵;趙陽;魏濤
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02M7/5387;H02J3/38;H02J3/24
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種單極性臨界電流連續(xù)控制策略的并網(wǎng)逆變器過零點(diǎn)電流畸變抑制方法，屬于電力電子變換器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

并網(wǎng)逆變器在新能源發(fā)電和電能變換等場合具有廣泛的應(yīng)用。提高逆變器開關(guān)頻率，減小逆變器體積和成本是并網(wǎng)逆變器設(shè)計(jì)的一個追求目標(biāo)。提高開關(guān)頻率可以減小無源元件的體積，進(jìn)而可以提高并網(wǎng)逆變器的功率密度。然而，提高開關(guān)頻率不僅會增加開關(guān)損耗，還會帶來較大的電磁干擾。

軟開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用會大大降低開關(guān)損耗，能有效提高開關(guān)頻率，減少變換器體積和成本，同時又能保證良好的開關(guān)環(huán)境，以及由此可以帶來低水平電磁干擾。目前軟開關(guān)技術(shù)主要包括無源軟開關(guān)技術(shù)和有源軟開關(guān)技術(shù)，然而這些軟開關(guān)技術(shù)都需要額外的器件和輔助電路來實(shí)現(xiàn)，這不僅增加了并網(wǎng)逆變器的體積和成本，還使得控制變得更為復(fù)雜。

在常規(guī)半橋或全橋拓?fù)渖希捎门R界電流控制策略可以實(shí)現(xiàn)功率開關(guān)器件的零電壓開通，附圖1給出了主電路拓?fù)湟约霸摽刂撇呗韵碌碾姼须娏鱈_f波形示意圖。附圖1(a)所示為主電路拓?fù)洌慈珮蚰孀冸娐罚丛黾尤魏晤~外的器件和輔助電路。附圖1(b)所示為該控制策略下的電感電流L_f波形示意圖，電感L_f電流處于臨界電流連續(xù)工作模式，其臨界電流值I_B為開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS提供了條件。

類似常規(guī)全橋逆變器，其調(diào)制方式也可以分為單極性和雙極性調(diào)制策略。理論上其相應(yīng)的開通時間t_on和關(guān)斷時間t_off如式(1)、(2)所示(L為電感L_f的感值)。

單極性：

雙極性：

根據(jù)開通關(guān)斷時間表達(dá)式可以看出，單極性臨界電流連續(xù)并網(wǎng)逆變器控制策略在電網(wǎng)電壓過零附近，即V_grid*sin(ωt)接近于零時，關(guān)斷時間t_off趨于無窮大。而這在實(shí)際控制系統(tǒng)中是不可能實(shí)現(xiàn)的。一個簡單的處理就是：在電網(wǎng)電壓過零附近強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動一段時間。然而，在這段強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動的時間內(nèi)，電感L_o會與電容C_o通過電網(wǎng)發(fā)生諧振，使得并網(wǎng)電流i_g在過零附近出現(xiàn)較大的振蕩，采用該過零處理方法的并網(wǎng)仿真波形如附圖2所示，THD較大，不能滿足并網(wǎng)電流THD＜5％的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有單極性臨界電流連續(xù)并網(wǎng)逆變器過零點(diǎn)電流畸變嚴(yán)重的問題，提出了一種在電網(wǎng)電壓過零附近采用臨界電流值漸變的控制策略來抑制過零電流畸變的方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種在電網(wǎng)電壓過零附近采用臨界電流值漸變的單極性臨界電流連續(xù)控制策略解決了過零電流振蕩的問題。該控制策略在過零附近的某一點(diǎn)，對電感L_f電流的臨界電流值采用隨電網(wǎng)電壓相位變化而漸變到零的控制方法。若臨界電流值的變化采用A·sin(ωt)的漸變策略，根據(jù)式(1)可知，其關(guān)斷時間t_off保持恒定。因此開通關(guān)斷時間是控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的值，無需強(qiáng)制關(guān)斷驅(qū)動一段時間，電感電流和并網(wǎng)電流都能得到很好的控制。附圖3給出了改進(jìn)型單極性臨界電流連續(xù)控制策略下的并網(wǎng)逆變器電感L_f電流波形示意圖。

本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：

(1)在不增加額外的器件和輔助電路的情況下，通過控制手段實(shí)現(xiàn)全橋逆變開關(guān)管的ZVS，進(jìn)而可以提高并網(wǎng)逆變器的效率；

(2)開關(guān)頻率較高，可以有效減小電感L_f的體積和重量；

(3)并網(wǎng)電流質(zhì)量較好，THD較小。

附圖說明

附圖1是主電路拓?fù)湟约皢螛O性臨界電流連續(xù)控制策略下并網(wǎng)逆變器的電感L_f電流波形示意圖；

附圖2是單極性臨界電流連續(xù)控制策略下并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)仿真波形；

附圖3是本發(fā)明改進(jìn)型單極性臨界電流連續(xù)控制策略下并網(wǎng)逆變器的電感L_f電流波形示意圖，附圖3(a)為電流臨界值變化采用A·sin(ωt)的漸變控制策略，附圖3(b)為電流臨界值變化采用A*ωt的漸變控制策略；

附圖4是本發(fā)明改進(jìn)型單極性臨界電流連續(xù)控制策略下并網(wǎng)逆變器的電感L_f電流采用數(shù)模混合實(shí)現(xiàn)方式示意圖；

附圖5是本發(fā)明改進(jìn)型單極性臨界電流連續(xù)控制策略下并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)仿真波形；