[發明專利]一種三相雙buck并網逆變器的對稱全周期調制方法

有效

• 申請號: 201710479421.0
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107196547B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 呂林娜;肖嵐
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387;H02M1/12
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 唐紹焜

本發明公開了一種三相雙buck并網逆變器的對稱全周期調制方法，本發明中的對稱全周期調制方法下的橋臂開關管驅動信號由調制波和一組交錯180°的高頻三角載波比較獲得，橋臂開關管同一開關周期內導通時間互補，但是導通時序不互補，而是中心對稱，因此成為對稱全周期調制。本發明提出的對稱全周期調制方法下，雙buck橋臂輸出電流紋波減小，有利于減小級聯的CL濾波器尺寸，在保證進網電流諧波含量不變情況下濾波電容和網側濾波電感值都可進一步減小，使雙buck逆變器系統的功率密度提高，更有利于雙buck拓撲應用在并網逆變器中。

技術領域

本發明涉及DC-AC并網變換器技術領域，具體涉及一種應用于三相雙buck拓撲中的對稱全周期調制方法。

背景技術

雙buck拓撲作為傳統橋式拓撲的一種可替代拓撲，在橋臂開關管之間串聯電感，將電感中點引出作為橋臂中點，在開關管關斷期間為了提供電感電流續流回路，需要在電感和開關管相連的端點串聯一個二極管，構成了開關管、二極管、電感相連的正/負buck單元，因此每相雙buck橋臂可以視作由正負兩個buck單元組合而成。傳統橋式拓撲中為了防止橋臂直通必須在開關管驅動信號中加入死區時間，死區會影響橋臂輸出正負電壓脈沖的分配，引入低頻諧波分量。而雙buck拓撲作為一種無死區拓撲，其橋臂電感避免了開關管直接串聯在直流母線上，不存在橋臂開關管直通問題，無須在開關管驅動信號中加入死區。

因為二極管的存在，雙buck拓撲中的正/負buck單元僅能流過單向電流。根據正/負buck單元在整個工頻周期的工作模式，可將其分為半周期工作和全周期工作。半周期工作模式下，正/負buck單元根據橋臂輸出電流方向分時工作于電流的正負半周，正/負buck單元中的開關管僅在半個工頻周期內高頻開關，二極管和開關管協同工作。因為buck單元中的單向電感電流中存在高頻紋波，電流的開關周期平均值在線性調制下無法減小至零，在正/負buck單元切換的電流過零時刻將出現明顯的電流畸變。電流畸變會引入大量低頻諧波電流，難以通過濾波器濾除，會導致進網電流的諧波含量增大。

傳統全周期工作模式下，雙buck橋臂開關管和橋式拓撲中橋臂上下開關管驅動邏輯相同，在整個工頻周期內高頻互補開通關斷，即互補全周期。因為buck單元僅能流過單向電流，為了提供橋臂輸出的交流電流，正/負buck單元間存在一個直流環流，環流大小為橋臂輸出交流電流幅值的1/2。正/負buck單元中電流的交流分量相同，為橋臂輸出交流電流的1/2。正/負buck單元開關管互補開關，即正buck單元的開關管和負buck單元的二極管同時導通，負buck單元的開關管和正buck單元的二極管同時導通。因此正/負buck單元中點電位相同，兩個電感等效并聯工作，電感電流紋波相同，橋臂輸出電流紋波為電感電流紋波兩倍。為了充分抑制橋臂輸出電流中電流紋波對應的高頻分量，以滿足網側電流的并網標準，濾波器尺寸要設計得很大。

正/負buck單元開關管互補全周期工作時，其交流回路等效并聯工作，正/負buck單元各提供一半的橋臂輸出交流電流。但是橋臂輸出等效濾波電感值減小，為正/負buck單元電感并聯值，橋臂輸出電流的紋波增大，增大了濾波器的尺寸，降低了系統的功率密度。因此，提出合適的全周期調制策略減小橋臂輸出電流紋波，是將雙buck拓撲應用于DC-AC并網逆變器所需解決的重要問題。

發明內容

發明目的：本發明針對上述背景技術的不足，提供一種應用于雙buck拓撲中的全周期調制方法，減小雙buck橋臂輸出電流的電流紋波，降低濾波器設計要求，減小濾波器設計尺寸，提高雙buck拓撲應用于DC-AC并網逆變器時的功率密度和輸出性能。

技術方案：