一種五電平全橋并網逆變器輸入電容自均壓方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種五電平全橋并網逆變器輸入電容自均壓方法，屬于電力電子變換器控制技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著能源危機和環境污染問題日益嚴重，太陽能、風能、燃料電池等新能源發電技術成為世界各國關注和研究的熱點。新能源發電系統按照是否與公共電網相連，分為并網運行和獨立運行兩種方式，其中，并網運行是新能源發電應用最普遍的方式，而并網逆變器作為新能源并網系統中的關鍵部件，提高其可靠性、效率和功率密度具有重要意義。
[0003]雙降壓式逆變器具有可靠性高、獨立二極管續流等優點，但是其濾波電感半周期工作，故功率密度較低。多電平技術可以降低開關管和濾波電感的電壓階梯，故在同樣電感電流紋波和功率的條件下，相對于三電平全橋并網逆變器，五電平全橋并網逆變器可以將電感體積減小一半。但是，由于輸入側采用分壓電容串聯，故在一定的調制比范圍內，輸入分壓電容電壓會不均壓。
[0004]參考傳統單相半橋三電平逆變器的輸入電容均壓方法，如圖1所示，五電平全橋并網逆變器可以根據輸入分壓電容的電壓差調整電流參考信號偏置的方式實現電容均壓，但該方法需要同時采樣兩個輸入電容電壓，增大了電路成本，控制程序和調制方法都更加復雜，亟需改進。
【發明內容】
[0005]為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種五電平全橋并網逆變器輸入電容自均壓方法。
[0006]為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案:
[0007]作為本發明的一個具體實施例，五電平全橋并網逆變器輸入電容自均壓方法，所采用的全橋并網逆變器包括直流電源仏。、輸入分壓電容、五電平全橋逆變電路、第一輸出濾波電感Lfl、第二輸出濾波電感LfjP輸出濾波電容C f，該全橋并網逆變器的控制電路部分包括控制電路和調制電路，所述控制電路包括電流傳感器、第一減法器和電感電流調節器，所述調制電路包括第一比較器、第二比較器、第三比較器、第四比較器、第五比較器、第六比較器、第一驅動電路、第二驅動電路、第三驅動電路、第四驅動電路、第五驅動電路、第六驅動電路、第二減法器、第三減法器、第一乘法器、第二乘法器及一個反相器；
[0008]該五電平全橋并網逆變器輸入電容自均壓方法包括如下內容:
[0009]采用電流傳感器采樣電感電流紅得到電感電流反饋信號i…電感電流反饋信號iu與第一減法器的負輸入端連接，第一減法器的正輸入端連接電感電流參考信號i 第一減法器的輸出端經過電感電流調節器得到調制信號I，調制信號I分別與第二減法器的正輸入端、第一乘法器的一個輸入端、第五比較器的同相端和反相器的輸入端連接，反相器輸出端_ue分別與第三減法器的正輸入端、第二乘法器的一個輸入端、第六比較器的同相端連接;
[0010]直流偏置信號叫與第二減法器的負輸入端連接，第二減法器的輸出端連接第一比較器的同相端，第一比較器的反相端連接三角載波信號ust，第一比較器的輸出經過第一驅動電路得到第一開關管驅動信號ugsl;
[0011]直流偏置信號叫與第三減法器的負輸入端連接，第三減法器的輸出端連接第二比較器的同相端，第二比較器的反相端連接三角載波信號ust，第二比較器的輸出經過第二驅動電路得到第二開關管驅動信號ugs2;
[0012]第一乘法器的另一個輸入端連接比例信號k，第一乘法器的輸出端連接第三比較器的同相端，第三比較器的反相端連接三角載波信號ust，第三比較器的輸出經過第三驅動電路得到第三開關管驅動信號ugs3;
[0013]第二乘法器的另一個輸入端連接比例信號k，第二乘法器的輸出端連接第四比較器的同相端，第四比較器的反相端連接三角載波信號ust，第四比較器的輸出經過第四驅動電路得到第四開關管驅動信號ugs4;
[0014]第五比較器的反相端連接參考地，第五比較器的輸出經過第五驅動電路得到第五開關管驅動信號ugs5;
[0015]第六比較器的反相端連接參考地，第六比較器的輸出經過第六驅動電路得到第六開關管驅動信號ugs6。
[0016]優選地，前述直流偏置信號ub的幅值等于三角載波信號u st的峰值；當五電平全橋并網逆變器的調制比大于0.55時，所述比例信號k= 1，當五電平全橋并網逆變器的調制比小于0.55時，所述比例信號k取值>0且〈1。
[0017]作為本發明的另一個具體實施例，五電平全橋并網逆變器輸入電容自均壓方法，所采用的全橋并網逆變器包括直流電源Ud。、輸入分壓電容、五電平全橋逆變電路、第一輸出濾波電感Lfl、第二輸出濾波電感LfjP輸出濾波電容C f，該全橋并網逆變器的控制電路部分包括控制電路和調制電路，所述控制電路包括電流傳感器、第一減法器和電感電流調節器，所述調制電路包括第一比較器、第二比較器、第三比較器、第四比較器、第五比較器、第六比較器、第一驅動電路、第二驅動電路、第三驅動電路、第四驅動電路、第五驅動電路、第六驅動電路、第一加法器、第二加法器、第一乘法器、第二乘法器及一個反相器；
[0018]該五電平全橋并網逆變器輸入電容自均壓方法包括如下內容:
[0019]采用電流傳感器采樣電感電流紅得到電感電流反饋信號i…電感電流反饋信號1與第一減法器的負輸入端連接，第一減法器的正輸入端連接電感電流參考信號i μ第一減法器的輸出端經過電感電流調節器得到調制信號調制信號\分別與第一比較器的同相端、第三比較器的同相端、第五比較器的同相端和反相器的輸入端連接，反相器輸出端-1分別與第二比較器的同相端、第四比較器的同相端、第六比較器的同相端連接；
[0020]三角載波信號ust分別與第一加法器的一個輸入端、第一乘法器的一個輸入端、第二乘法器的一個輸入端、第二加法器的一個輸入端連接；
[0021]直流偏置信號ub與第一加法器的另一個輸入端連接，第一加法器的輸出端連接第一比較器的反相端，第一比較器的輸出經過第一驅動電路得到第一開關管驅動信號11_;
[0022]直流偏置信號叫與第二加法器的另一個輸入端連接，第二加法器的輸出端連接第二比較器的反相端，第二比較器的輸出經過第二驅動電路得到第二開關管驅動信號1^2;
[0023]第一乘法器的另一個輸入端連接比例信號k，第一乘法器的輸出端連接第三比較器的反相端，第三比較器的輸出經過第三驅動電路得到第三開關管驅動信號11_;
[0024]第二乘法器的另一個輸入端連接比例信號k，第二乘法器的輸出端連接第四比較器的反相端，第四比較器的輸出經過第四驅動電路得到第四開關管驅動信號11_;
[0025]第五比較器的反相端連接參考地，第五比較器的輸出經過第五驅動電路得到第五開關管驅動信號ugs5;
[0026]第六比較器的反相端連接參考地，第六比較器的輸出經過第六驅動電路得到第六開關管驅動信號ugs6。
[0027]優選地，前述直流偏置信號ub的幅值等于三角載波信號u st的峰值；當五電平全橋并網逆變器的調制比大于0.55時，所述比例信號k= 1，當五電平全橋并網逆變器的調制比小于0.55時，所述比例信號k取值>1且〈2。
[0028]進一步地，當五電平全橋并網逆變器的調制比大于0.55時，電網電壓\正半周且大于直流電源Ud。電壓幅值一半，第一開關管驅動信號u gsl高頻動作，第三開關管驅動信號ugs3長高，電網電壓u 半周且絕對值大于直流電源U d。電壓幅值一半，第二開關管驅動信號Ugs2高頻動作，第四開關管驅動信號u gs4長高