一種三相四橋臂并網逆變器的控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于一種并網逆變器的控制方法，特別是一種三相四橋臂并網逆變器的控 制方法。
【背景技術】
[0002] 能源問題一直是制約一個人類社會發展的重要因素，社會的每一次重大進步，都 離不開能源的改進和更替。2012年6月，著名的美國經濟學家杰里米?里夫金提出，世界即 將步入"后碳"時代，以互聯網技術和可再生能源相結合為特征的第三次工業革命將是人類 可持續發展、避免災難性氣候變化的希望。我國正在從戰略上調整目前的能源結構，大力研 宄開發清潔可再生能源技術，包括風能、太陽能、氫能等能源的開發與應用。在國家政策的 大力引導下，風能、太陽能的開發與利用得到了迅猛的發展。2013年2月，國家電網公司發 布《關于做好分布式電源并網服務工作的意見》，明確指出家庭用戶不但能用風能、太陽能 等新能源發電裝置給自己供電，還可以將用不完的電賣給電網。
[0003] 新能源發電技術的高速發展促使分布式發電技術也突飛猛進，分布式發電系統的 建立促使了新型電網的建設，提升了傳統電網的穩定性與可靠性。三相并網逆變器是分布 式發電系統的核心部件，對其進行研宄具有重要意義。
[0004] 目前的三相并網逆變器控制方法比較復雜，都涉及空間矢量變換，計算量大，對硬 件要求高，而且三相并網逆變器只能用于三相并網逆變，不能用于單相和兩相并網逆變，通 用性差。
[0005] 因此，有必要提供一種計算量小，可實現性強，并能實現單相、兩相、三相并網的并 網逆變控制方法。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是提供一種實現簡單，計算量小，并且可以在一臺逆變器中實現三 相、兩相和單相并網逆變的三相四橋臂并網逆變器的控制方法，以克服現有技術的不足。。
[0007] 為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：
[0008] -種三相四橋臂并網逆變器的控制方法，所述并網逆變器包括功率變換電路、濾 波電路以及控制器，所述功率變換電路包括并聯連接的A橋臂、B橋臂、C橋臂及N橋臂，每 個橋臂由上橋臂IGBT及下橋臂IGBT串聯組成，所述并網逆變器的控制方法是：所述控制 器實時采集逆變器三相輸出電流瞬時值、電網三相電壓值及頻率和相位，根據功率需求計 算逆變器每相期望電流有效值，并設定瞬時值為與對應電網電壓同頻同相的正弦信號，所 述控制器在每個控制周期將A、B、C三相期望的瞬時電流與檢測到的實際電流相減，形成偏 差，所述控制器中的PI控制器根據偏差計算控制量，歸一化處理后得到A、B、C三相控制量， 經所述控制器中的比較器找到最小的控制量，并將相應的橋臂設為參考橋臂，斷開參考橋 臂的上橋臂IGBT，開通參考橋臂的下橋臂IGBT，其它橋臂的控制占空比轉換為與該橋臂的 控制量差值，N橋臂的控制占空比為參考橋臂控制量的相反數，實現解耦控制。
[0009] 在本發明的一個實施例中，設定A、B、C三相中任意兩相的期望輸出電流為零，實 現單相并網逆變的方法是：將期望輸出電流為零的相對應的歸一化控制量設為零，禁止對 應橋臂的上橋臂IGBT及下橋臂IGBT開通。針對期望電流不為零的相，計算期望實時電流與 實際電流的偏差，所述PI控制器根據偏差計算控制量，歸一化處理后得到該相控制量。所 述比較器將該相控制量與零相比，如小于零，則設該相對應的橋臂為參考橋臂，將該控制量 取相反數即為N橋臂的控制占空比；如大于零，則將N橋臂設為參考橋臂，該控制量即為對 應橋臂的控制占空比。當一橋臂設為參考橋臂時，關斷其上橋臂IGBT，開通其下橋臂IGBT。
[0010] 在本發明的另一實施例中，設定A、B、C三相中任意一相的期望輸出電流為零，實 現兩相并網逆變的方法是：將期望輸出電流為零的相對應的歸一化控制量設為零，禁止對 應橋臂的上橋臂IGBT及下橋臂IGBT開通。針對期望電流不為零的相，計算期望實時電流 與實際電流的偏差，所述PI控制器根據偏差計算控制量，歸一化處理后得到控制量。所述 比較器在計算出的兩個控制量及零之間找出最小值，將最小控制量對應的橋臂設為參考橋 臂，如最小值為零，則設N橋臂為參考橋臂。其它橋臂的控制占空比轉換為與該橋臂控制 量與參考橋臂控制量的差。當一橋臂設為參考橋臂時，關斷其上橋臂IGBT，開通其下橋臂 IGBT〇
[0011] 與現有技術相比，本發明實現簡單，計算量小，對硬件要求低，并且可以在一臺逆 變器中實現三相、兩相和單相并網逆變。
[0012] 通過以下的描述并結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發明 的實施例。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明的原理框圖。
[0014] 圖2為本發明的三相電網電壓示意圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖和實施例進一步描述本發明，附圖中類似的元件標號代表類似的元 件。
[0016] 如圖1所示，本發明所述的并網逆變器包括功率變換電路、濾波電路、控制器，所 述的并網逆變器控制用于連接負載和電網的負載繼電器及并網繼電器。
[0017] 所述功率變換電路包括并聯連接的A橋臂、B橋臂、C橋臂及N橋臂，每個橋臂均上 橋臂IGBT及下橋臂IGBT串聯組成。所述功率變換電路輸出接所述濾波電路，經所述負載 繼電器、并網繼電器接入電網。
[0018] 所述控制器實時采集逆變器三相輸出電流瞬時值、電網三相電壓值及頻率和相 位，根據功率需求計算逆變器每相期望電流有效值，并設定瞬時值為與對應電網電壓同頻 同相的正弦信號。期望的逆變器每相輸出有效值為：
【主權項】
1. 一種三相四橋臂并網逆變器的控制方法，所述并網逆變器包括功率變換電路、濾波 電路以及控制器，所述功率變換電路包括并聯連接的A橋臂、B橋臂、C橋臂及N橋臂，每個 橋臂由上橋臂IGBT及下橋臂IGBT串聯組成，其特征在于，所述逆變器的控制方法是： 所述控制器實時采集逆變器三相輸出電流瞬時值、電網三相電壓值及頻率和相位，根 據功率需求計算逆變器每相期望電流有效值，并設定瞬時值為與對應電網電壓同頻同相的 正弦信號；所述控制器在每個控制周期將A、B、C三相期望的瞬時電流與檢測到的實際電流 相減，形成偏差，所述控制器中的PI控制器根據偏差計算控制量，歸一化處理后得到A、B、C 三相控制量，經所述控制器中的比較器找到最小的控制量，并將相應的橋臂設為參考橋臂， 斷開參考橋臂的上橋臂IGBT，開通參考橋臂的下橋臂IGBT，其它橋臂的控制占空比轉換為 與該橋臂的控制量差值，N橋臂的控制占空比為參考橋臂控制量的相反數，實現解耦控制。
2. 如權利要求1所述的三相四橋臂并網逆變器的控制方法，其特征在于，設定A、B、C 三相中任意兩相的期望輸出電流為零，實現單相并網逆變，具體方法是： 將期望輸出電流為零的相對應的歸一化控制量設為零，禁止對應橋臂的上橋臂IGBT 及下橋臂IGBT開通，針對期望電流不為零的相，計算期望實時電流與實際電流的偏差，所 述PI控制器根據偏差計算控制量，歸一化處理后得到該相控制量，所述比較器將該相控制 量與零相比，如小于零，則設該相對應的橋臂為參考橋臂，將該控制量取相反數即為N橋臂 的控制占空比；如大于零，則將N橋臂設為參考橋臂，該控制量即為對應橋臂的控制占空 比；當一橋臂設為參考橋臂時，關斷其上橋臂IGBT，開通其下橋臂IGBT。
3. 如權利要求1所述的三相四橋臂并網逆變器的控制方法，其特征在于，設定A、B、C 三相中任意一相的期望輸出電流為零，實現兩相并網逆變，具體方法是： 將期望輸出電流為零的相對應的歸一化控制量設為零，禁止對應橋臂的上橋臂IGBT 及下橋臂IGBT開通，針對期望電流不為零的相，計算期望實時電流與實際電流的偏差，所 述PI控制器根據偏差計算控制量，歸一化處理后得到控制量，所述比較器在計算出的兩個 控制量及零之間找出最小值，將最小控制量對應的橋臂設為參考橋臂，如最小值為零，則設 N橋臂為參考橋臂，其它橋臂的控制占空比轉換為與該橋臂控制量與參考橋臂控制量的差， 當一橋臂設為參考橋臂時，關斷其上橋臂IGBT，開通其下橋臂IGBT。
【專利摘要】本發明涉及一種三相四橋臂并網逆變器的控制方法，所述并網逆變器包括功率變換電路和控制器。功率變換電路由并聯的四個橋臂組成，所述控制器實時采集逆變器輸出三相電流瞬時值、電壓值及頻率和相位，計算逆變器每相期望電流有效值，并設定瞬時值為與對應電網電壓同頻同相的正弦信號。控制器在每個控制周期將期望的瞬時電流與檢測到的實際電流相減，形成偏差，PI控制器根據偏差計算控制量，歸一化處理后得到三相控制量，經比較器找到最小的控制量，并將相應的橋臂設為參考橋臂，其它橋臂的控制占空比轉換為與該橋臂的控制量差值。本發明既能實現了三相并網，也具備單相和兩相并網功能。
【IPC分類】H02M7-5387, H02J3-38
【公開號】CN104578878
【申請號】CN201410837108
【發明人】陳啟宏, 王吉彪, 全書海, 張立炎, 謝長君, 黃亮, 石英
【申請人】武漢理工大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月29日