[發明專利]一種適用于光伏發電應用的雙有源橋電路調制方法

有效

• 申請號: 201711487429.8
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108134405B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 劉韜;于向恩;李東松;軒楊;郝翔
• 申請（專利權）人: 特變電工新疆新能源股份有限公司;廣東電網有限責任公司東莞供電局
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M3/335;H02M7/5387;H02M7/48
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 強宏超

本發明公開了一種適用于光伏發電應用的雙有源橋電路調制方法，在滿足雙有源橋電路在高壓直接并網變流器正常運行的前提下，提出了改進的調制策略，作用于雙有源橋中的原副邊H橋占空比，而雙有源橋的控制由控制器調節移相角實現，因此本發明可以和控制系統完全兼容。該調制算法能夠有效提升高壓直接并網變流器的性能，促進高壓直接并網變流器的規模化應用，對光伏發電系統的發展有著積極的推動作用。

技術領域

本發明屬于電力電子以及光伏發電技術領域，涉及一種適用于光伏發電應用的雙有源橋電路調制方法。

背景技術

目前大型的光伏發電系統大都采用低壓的并網構架，其基本組成部分為直流匯流箱，逆變器以及升壓變壓器。光伏電池板的輸出通過匯流箱進行電能匯聚，輸出提供至逆變器，逆變器將直流電能轉化為交流電能，最終通過工頻變壓器提供至中壓電網，該構架的示意圖如圖1所示。該模式技術成熟，但是在應用中仍然存在一系列的弊端。首先逆變器工作條件受制于直流側輸入電壓，當光伏電池板輸出電壓較低的時候，逆變器無法工作，導致了電能的浪費；其次，該系統依靠工頻變壓器，而工頻變壓器體積大，質量重，效率低，同時存在變壓器油對環境帶來損害；最后，逆變器通過低壓交流的電能匯聚線路提供至工頻變壓器，匯流電壓較低電流大，整體損耗較高。

為了改進傳統的構架，大量專利提出了解決方案，申請號為201610222409.7的專利提出了“一種基于固態變壓器陣列的高壓光伏并網發電系統”，該構架如圖2所示，圖中隔離DC/DC采用的是高效率的雙有源橋電路。該構架能夠有效的彌補傳統構架中以上三種問題，首先，該系統不存在逆變電壓限制的問題，由于系統采取了多級構架，在光伏電池板電壓較低的時候，能夠通過DC/DC的變換環節提升逆變側的直流電壓；其次，利用高頻變換替代工頻變壓器，系統能夠有效的降低體積、重量、而且固態的高頻變壓器不存在污染問題；最后，利用高壓交流匯聚線路替代低壓交流匯聚線路，系統整體線損更低。

雖然該構架優勢明顯，但是在一些工況下，仍然存在一定的問題。在光伏發電應用中，光伏電池板的輸出電壓變化巨大，寬范圍的輸入電壓將對高壓光伏并網的核心環節，雙有源橋電路帶來極大的影響，影響主要來自幾個方面，首先電路中電流有效值將增加，這將影響到變換環節的損耗；其次，電流峰值增加，這將增加器件的電應力；最后，開關器件難以實現零電壓開通，這會增加器件損耗。另外一方面，在高壓光伏并網變流器中，由大量的功率模塊組成，這將帶來大量的并行通信和計算，實際工程應用中只能采用可支持并行通信和計算的FPGA控制芯片，但是FPGA中對復雜算法的處理難度較大，算法實現的時間要求短。綜上所述，需要一種簡單易行的調制策略來實現高壓光伏并網中雙有源橋電路性能提升。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明目的在于提供一種適用于光伏發電應用的雙有源橋電路調制策略，算法執行簡單，降低損耗，提升高壓直接并網變流器的性能，促進高壓直接并網變流器的規模化應用。

為了達到上述目的，本發明采用以下方案：

一種適用于光伏發電應用的雙有源橋電路調制策略，包括以下步驟：

1)控制器在每個控制周期對雙有源橋輸入電壓Vin、雙有源橋輸出電壓Vo進行采樣；

2)然后對采樣的電壓Vin和Vo進行判斷，如果滿足abs(Vin-kVo)Verror，表示輸入側電壓和輸出側電壓的相差不大，雙有源橋電路的占空比滿足d1＝d2＝0.5，其中Verror為誤差電壓；該模式為傳統雙有源橋工作模式，如果不滿足以上條件，說明輸入側電壓和輸出側電壓相差較大，采用新的調制方式；

3)再對Vin和Vo的大小進行判斷，如果滿足VinkVo，說明輸入側電壓相對較小，則d1＝0.5，控制器調節雙有源橋副邊H橋的占空比，滿足d2＝0.5Vin/(kVo)；d1為雙有源橋原邊H橋的占空比，其定義為H橋輸出高電平時間占整個開關周期的比例，d2為雙有源橋副邊H橋的占空比，其定義為H橋輸出高電平時間占整個開關周期的比例；