CN101951185A - 双降压并网逆变器的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种双降压并网逆变器的控制方法，属逆变器控制方法。本发明采用电流传感器采样并网逆变器进网电流，采用电压传感器采样电网电压通过锁相环输出与电网电压同频同相的进网电流给定。进网电流内环接收所述进网电流给定和进网电流反馈信号，输出逻辑控制信号。功率开关管驱动逻辑电路接收所述逻辑控制信号和电网电压反馈信号，输出各个功率开关管的高低电平驱动信号。本发明只需1个电流传感器，减小了成本；同时采用所述控制方法可减小滤波器的体积和重量；与传统双降压逆变器相比，控制方法简单；有2个功率开关管为零电流开关，每半个工频周期只有1个功率开关管高频开关，提高了变换效率。

Description

双降压并网逆变器的控制方法
技术领域
本发明涉及一种逆变器的控制方法，尤其涉及一种双降压并网逆变器的控制方法。
背景技术
随着化石能源的不断紧缺和环境污染的不断加剧，基于新能源和可再生能源的分布式发电***已成为当今研究的热点，并网逆变器是其中的一个重要组成部分。同时为了保证电网的正常运行，对并网逆变器的可靠性也提出了更高的要求。双降压式半桥逆变器由于不存在传统桥式逆变器的桥臂功率开关管直通问题，提高了***的可靠性。但存在输入直流电压利用率低的缺点，即桥臂输出最高电压只有输入直流电压的一半。当输出电压为220VAC时，输入直流电压要700V左右，则选取的功率开关管的电压定额将大于700V，因此对于功率开关管的选取较困难。而对于全桥逆变器来说，其输入直流电压利用率高，当输出电压为220VAC时，输入直流电压只要350V左右，功率开关管容易选取。但是全桥逆变器存在桥臂功率开关管直通问题，降低了***的可靠性。另外，双降压式全桥逆变器虽然解决了全桥逆变器存在桥臂功率开关管直通问题，但该逆变器存在4个功率开关管和4个续流二极管，所有功率开关管高频开关，因此，该***的成本和开关损耗较高，输出滤波器的体积较大，重量较重。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对是针对现有技术的缺陷提出一种双降压并网逆变器的控制方法。
本发明一种双降压并网逆变器的控制方法，所述双降压并网逆变器包括电网、电源、第一滤波电感、第一功率开关管、第一续流二极管、第二滤波电感、第二功率开关管、第二续流二极管、第三滤波电感、第三功率开关管、第四滤波电感和第四功率开关管，其中电源的正极分别与第四功率开关管的漏极、第二续流二极管的阴极、第三功率开关管的漏极和第一续流二极管的阴极连接，第四功率开关管的源极接第四滤波电感的输出端，第四滤波电感的输入端分别与电网的输出端、第二滤波电感的输入端连接接地，第二滤波电感的输出端分别与第二续流二极管的阳极、第二功率开关管的漏极连接，第二功率开关管的源极分别与电源的负极、第一功率开关管的源极连接，第一功率开关管的漏极分别与第一滤波电感的输入端、第一续流二极管的阳极连接，第一滤波电感的输出端分别与电网的输入端、第三滤波电感的输出端连接，第三滤波电感的输入端与第三功率开关管的源极连接；
采用电流传感器采样进网电流输出进网电流反馈信号；采用电压采样电路采样电网电压输出电网电压反馈信号；将所述电网电压反馈信号通过锁相环输出与电网电压同频同相的进网电流给定；将所述电网电压反馈信号通过第一比较器输出第三功率开关管的开关逻辑信号，所述第三功率开关管的开关逻辑信号通过第三驱动电路驱动第三功率开关管；将第三功率开关管的开关逻辑信号通过第一反相器输出第四功率开关管的开关逻辑信号，所述第四功率开关管的开关逻辑信号通过第四驱动电路驱动第四功率开关管；将所述进网电流给定与进网电流反馈信号相减后通过进网电流调节器输出进网电流调节信号，为高频调制信号；将所述进网电流调节信号通过第二反相器后与第四功率开关管的开关逻辑信号通过第一与门输出第一功率开关管的开关逻辑信号，所述第一功率开关管的开关逻辑信号通过第一驱动电路驱动第一功率开关管；将所述进网电流调节信号与第三功率开关管的开关逻辑信号通过通过第二与门输出第二功率开关管的开关逻辑信号，所述第二功率开关管的开关逻辑信号通过第二驱动电路驱动第二功率开关管。
本发明只需1个电流传感器，减小了成本；采用单极性调制可以减小滤波器的体积和重量，与传统双降压逆变器相比，控制方法简单；有2个功率开关管为零电流开关，每半个工频周期只有1个功率开关管高频开关，提高了变换效率。
附图说明
图1：本发明控制***框图；
图2：本发明的主要波形示意图；
图3：本发明处于开关模态1时的工作原理图；
图4：本发明处于开关模态2时的工作原理图；
图5：本发明处于开关模态3时的工作原理图；
图6：本发明处于开关模态4时的工作原理图；
 具体实施方式
如图1所示。一种双降压并网逆变器的控制方法，包括电网u grid 、电源U in 、第一滤波电感L 1、第一功率开关管S1、第一续流二极管D1、第二滤波电感L 2、第二功率开关管S2、第二续流二极管D2、第三滤波电感L 3、第三功率开关管S3、第四滤波电感L 4和第四功率开关管S4，其中电源U in 的正极分别与第四功率开关管S4的漏极、第二续流二极管D2的阴极、第三功率开关管S3的漏极和第一续流二极管D1的阴极连接，第四功率开关管S4的源极接第四滤波电感L 4的输出端，第四滤波电感L 4的输入端分别与电网u grid 的输出端、第二滤波电感L 2的输入端连接接地，第二滤波电感L 2的输出端分别与第二续流二极管D2的阳极、第二功率开关管S2的漏极连接，第二功率开关管S2的源极分别与电源U in 的负极、第一功率开关管S1的源极连接，第一功率开关管S1的漏极分别与第一滤波电感L 1的输入端、第一续流二极管D1的阳极连接，第一滤波电感L 1的输出端分别与电网u grid 的输入端、第三滤波电感L 3的输出端连接，第三滤波电感L 3的输入端与第三功率开关管S3的源极连接；
控制方法如下：采用电流传感器采样进网电流i grid 输出进网电流反馈信号i gridf ；采用电压采样电路采样电网电压u grid 输出电网电压反馈信号u gridf ；将所述电网电压反馈信号u gridf 通过锁相环PLL输出与电网电压u grid 同频同相的进网电流给定i ref ；将所述电网电压反馈信号u gridf 通过第一比较器输出第三功率开关管S3的开关逻辑信号，所述第三功率开关管S3的开关逻辑信号通过第三驱动电路驱动第三功率开关管S3；将第三功率开关管S3的开关逻辑信号通过第一反相器输出第四功率开关管S4的开关逻辑信号，所述第四功率开关管S4的开关逻辑信号通过第四驱动电路驱动第四功率开关管S4；将所述进网电流给定i ref 与进网电流反馈信号i gridf 相减后通过进网电流调节器输出进网电流调节信号，为高频调制信号；将所述进网电流调节信号通过第二反相器后与第四功率开关管S4的开关逻辑信号通过第一与门输出第一功率开关管S1的开关逻辑信号，所述第一功率开关管S1的开关逻辑信号通过第一驱动电路驱动第一功率开关管S1；将所述进网电流调节信号与第三功率开关管S3的开关逻辑信号通过通过第二与门输出第二功率开关管S2的开关逻辑信号，所述第二功率开关管S2的开关逻辑信号通过第二驱动电路驱动第二功率开关管S2。
图2为本发明双降压并网逆变器主要波形示意图。当电网电压为u grid >0时，第一功率开关管S1和第四功率开关管S4关断，第三功率开关管S3常通，第二功率开关管S2为斩波管高频调制，逆变器有两个工作模态即开关模态1和开关模态2；当电网电压为u grid <0时，第二功率开关管S2和第三功率开关管S3关断，第四功率开关管S4常通，第一功率开关管S1为斩波管高频调制 ，逆变器有两个工作模态即开关模态3和开关模态4。
如图3所示，开关模态1：
第一功率开关管S1和第四功率开关管S4关断，第三功率开关管S3常通，第二功率开关管S2导通，电源U in 的输出电流由电源U in 的正极依次通过第三功率开关管S3，第三滤波电感L 3，电网u grid ，第二滤波电感L 2，第二功率开关管S2回到电源U in 的负极，进网电流i grid 正向增加，A、D两点之间电压U AD 为+U in 。
如图4所示，开关模态2：
第一功率开关管S1和第四功率开关管S4关断，第三功率开关管S3常通，第二功率开关管S2关断，电流由电源U in 的正极依次通过第三功率开关管S3，第三滤波电感L 3，电网u grid ，第二滤波电感L 2，第二续流二极管D2回到电源正极，进网电流i grid 正向减小，U AD =0。
如图5所示，开关模态3：
第二功率开关管S2和第三功率开关管S3关断，第四功率开关管S4常通，第一功率开关管S1导通，电源U in 的输出电流由电源U in 的正极依次通过第四功率开关管S4，第四滤波电感L 4，电网u grid ，第一滤波电感L 1，第一功率开关管S1回到电源U in 的负极，进网电流i grid 负向增加，B、C两点之间电压U BC 为-U in 。
如图6所示，开关模态4：  
第二功率开关管S2和第三功率开关管S3关断，第四功率开关管S4常通，第一功率开关管S1关断，电流由电源U in 的正极依次通过第四功率开关管S4，第四滤波电感L 4，电网u grid ，第一滤波电感L 1，第一续流二极管D1回到电源U in 的正极，进网电流i grid 负向减小，U BC =0。

Claims (1)

1. 一种双降压并网逆变器的控制方法，所述双降压并网逆变器包括电网（u grid ）、电源（U in ）、第一滤波电感（L 1）、第一功率开关管（S1）、第一续流二极管（D1）、第二滤波电感（L 2）、第二功率开关管（S2）、第二续流二极管（D2）、第三滤波电感（L 3）、第三功率开关管（S3）、第四滤波电感（L 4）和第四功率开关管（S4），其中电源（U in ）的正极分别与第四功率开关管（S4）的漏极、第二续流二极管（D2）的阴极、第三功率开关管（S3）的漏极和第一续流二极管（D1）的阴极连接，第四功率开关管（S4）的源极接第四滤波电感（L 4）的输出端，第四滤波电感（L 4）的输入端分别与电网（u grid ）的输出端、第二滤波电感（L 2）的输入端连接接地，第二滤波电感（L 2）的输出端分别与第二续流二极管（D2）的阳极、第二功率开关管（S2）的漏极连接，第二功率开关管（S2）的源极分别与电源（U in ）的负极、第一功率开关管（S1）的源极连接，第一功率开关管（S1）的漏极分别与第一滤波电感（L 1）的输入端、第一续流二极管（D1）的阳极连接，第一滤波电感（L 1）的输出端分别与电网（u grid ）的输入端、第三滤波电感（L 3）的输出端连接，第三滤波电感（L 3）的输入端与第三功率开关管（S3）的源极连接；
其特征在于：采用电流传感器采样进网电流（i grid ）输出进网电流反馈信号（i gridf ）；采用电压采样电路采样电网电压（u grid ）输出电网电压反馈信号（u gridf ）；将所述电网电压反馈信号（u gridf ）通过锁相环（PLL）输出与电网电压（u grid ）同频同相的进网电流给定（i ref ）；将所述电网电压反馈信号（u gridf ）通过第一比较器输出第三功率开关管（S3）的开关逻辑信号，所述第三功率开关管（S3）的开关逻辑信号通过第三驱动电路驱动第三功率开关管（S3）；将第三功率开关管（S3）的开关逻辑信号通过第一反相器输出第四功率开关管（S4）的开关逻辑信号，所述第四功率开关管（S4）的开关逻辑信号通过第四驱动电路驱动第四功率开关管（S4）；将所述进网电流给定（i ref ）与进网电流反馈信号（i gridf ）相减后通过进网电流调节器输出进网电流调节信号，为高频调制信号；将所述进网电流调节信号通过第二反相器后与第四功率开关管（S4）的开关逻辑信号通过第一与门输出第一功率开关管（S1）的开关逻辑信号，所述第一功率开关管（S1）的开关逻辑信号通过第一驱动电路驱动第一功率开关管（S1）；将所述进网电流调节信号与第三功率开关管（S3）的开关逻辑信号通过通过第二与门输出第二功率开关管（S2）的开关逻辑信号，所述第二功率开关管（S2）的开关逻辑信号通过第二驱动电路驱动第二功率开关管（S2）。
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