專利名稱：一種脈沖頻率調(diào)制和準(zhǔn)諧振雙模式調(diào)制的微型并網(wǎng)逆變器控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脈沖頻率調(diào)制和準(zhǔn)諧振雙模式調(diào)制的微型并網(wǎng)逆變器控制方法， 屬于新能源發(fā)電控制系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微型光伏并網(wǎng)逆變器在每塊光伏組件背面安裝一個(gè)集成各種保護(hù)及控制功能的微型逆變器，由微型逆變器將電能變換成交流電后直接并入電網(wǎng)，若干相同模塊與電網(wǎng)并 聯(lián)構(gòu)成光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)的集中式光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，微型光伏并網(wǎng)逆變器 每個(gè)模塊進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤，可以降低組件不匹配或局部陰影造成的功率損耗，提高系 統(tǒng)的效率。許多用于微型光伏并網(wǎng)逆變器的拓?fù)浼捌湎鄳?yīng)的控制策略被報(bào)道，其中反激逆變 器僅需三個(gè)開關(guān)器件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，優(yōu)于其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(如圖2所示)。目前反激 逆變器應(yīng)用于微型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)時(shí)，為了能夠提高系統(tǒng)效率，通常使反激逆變器工作在準(zhǔn) 諧振模式，即當(dāng)反激電路原邊MOS管的漏極和源極的電壓Uds諧振到零或最低點(diǎn)時(shí)開通MOS 管，這樣儲(chǔ)存在MOS管中的漏感能量“流回”輸入電容，同時(shí)MOS管可以工作在零電壓開通 (Zero Voltage Switching, ZVS)狀態(tài)下，開關(guān)損耗大幅減小，系統(tǒng)效率顯著提高。但是，準(zhǔn) 諧振模式的缺點(diǎn)是當(dāng)電網(wǎng)電壓在過零點(diǎn)附近時(shí)，MOS管開關(guān)頻率將非常高，這將導(dǎo)致開關(guān)損 耗大幅上升，影響系統(tǒng)整體效率，因此在電網(wǎng)過零點(diǎn)附近不宜采用準(zhǔn)諧振控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種脈沖頻率調(diào)制和準(zhǔn)諧振雙模式調(diào)制的微型并網(wǎng)逆變器控制方法， 在反激式微型逆變器中，為了避免電網(wǎng)過零點(diǎn)附近準(zhǔn)諧振模式出現(xiàn)過高的開關(guān)頻率，本發(fā) 明采用脈沖頻率調(diào)制模式，即保持MOS管的開通時(shí)間T。n固定，通過調(diào)節(jié)開關(guān)頻率Ts，確保逆 變器輸出正弦電流的前提下，降低開關(guān)頻率；在電網(wǎng)電壓較高時(shí)，仍然使用準(zhǔn)諧振模式控制 反激變壓器，使反激變壓器的原邊MOS管工作在ZVS狀態(tài)，以降低系統(tǒng)損耗。根據(jù)上訴的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案；一種脈沖頻率調(diào)制和準(zhǔn)諧振雙模式調(diào)制的微型并網(wǎng)逆變器控制方法，其控制步驟 如下(1)鎖相環(huán)跟蹤得到電網(wǎng)角度θ，采樣電網(wǎng)電壓幅值，當(dāng)電網(wǎng)電壓幅值高于設(shè)定 的閾值電壓Usrt時(shí)，執(zhí)行步驟(2)；否則執(zhí)行步驟(3)；(2)運(yùn)行準(zhǔn)諧振模式控制，判斷本周期是否為準(zhǔn)諧振模式的最后一個(gè)開關(guān)周期，如 果是則記錄最后一個(gè)開關(guān)周期的導(dǎo)通時(shí)間T。。nst、開關(guān)周期T' 3和當(dāng)前電網(wǎng)角度Θ'，計(jì)算 占空比d' = Tconst/T' s;否則返回步驟(1);(3)反激電路進(jìn)入脈沖頻率調(diào)制模式控制，計(jì)算脈沖頻率調(diào)制模式時(shí)開關(guān)周期(控制導(dǎo)通時(shí)間T。n = T。。nst，開關(guān)周期為Ts。上述的一種脈沖頻率調(diào)制和準(zhǔn)諧振雙模式調(diào)制的微型并網(wǎng)逆變器控制方法，所述 的步驟(1)中閾值電壓Usrt是預(yù)先設(shè)定的一個(gè)電壓，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)選擇一個(gè)效率最佳的電 壓值uset。設(shè)電網(wǎng)電壓峰值為Um，則當(dāng)電網(wǎng)角度在[α，Ji-α]禾口 [JT + α，2π-α]范圍內(nèi) 時(shí)，電網(wǎng)電壓高于Usrt ；當(dāng)電網(wǎng)角度在[_α，α]和，π + α]范圍內(nèi)時(shí)電網(wǎng)電壓低于 Uset,其中 α = arcsin(Uset/Um) 上述的一種脈沖頻率調(diào)制和準(zhǔn)諧振雙模式調(diào)制的微型并網(wǎng)逆變器控制方法，所述 的步驟(1)中準(zhǔn)諧振模式控制的方法是當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷后，反激變壓器磁芯中的能量通過 副邊繞組向電網(wǎng)釋放，當(dāng)副邊電感的電流為零時(shí)，原邊電感Lp和MOS管寄生電容C；開始諧 振，由于諧振的作用Uds的波形出現(xiàn)震蕩，在Uds的電壓諧振至最低點(diǎn)的時(shí)刻開通MOS管可以 實(shí)現(xiàn)ZVS，降低MOS管的開通損耗。上述的一種脈沖頻率調(diào)制和準(zhǔn)諧振雙模式調(diào)制的微型并網(wǎng)逆變器控制方法，所述 的步驟(3)中進(jìn)行模式變換時(shí)，為了保證并網(wǎng)電流不會(huì)突變，應(yīng)保持脈沖頻率調(diào)制的開通 時(shí)間和開關(guān)周期和準(zhǔn)諧振模式的最后一個(gè)開關(guān)周期一致；為了保證準(zhǔn)諧振模式時(shí)的并網(wǎng)電
流為正弦，保持開通時(shí)間T。n不變，調(diào)節(jié)開關(guān)周期
權(quán)利要求
1.一種脈沖頻率調(diào)制和準(zhǔn)諧振雙模式調(diào)制的微型并網(wǎng)逆變器控制方法，其特征在于控 制步驟如下(1)鎖相環(huán)跟蹤得到電網(wǎng)角度θ，采樣電網(wǎng)電壓幅值，當(dāng)電網(wǎng)電壓幅值高于設(shè)定的閾 值電壓Usrt時(shí)，執(zhí)行步驟(2)；否則執(zhí)行步驟(3)；(2)運(yùn)行準(zhǔn)諧振模式控制，判斷本周期是否為準(zhǔn)諧振模式的最后一個(gè)開關(guān)周期，如果是 則記錄最后一個(gè)開關(guān)周期的導(dǎo)通時(shí)間T。。nst、開關(guān)周期T' 3和當(dāng)前電網(wǎng)角度Θ'，計(jì)算占空 比d' = Tconst/T' s;否則返回步驟(1);(3)反激電路進(jìn)入脈沖頻率調(diào)制模式控制，計(jì)算脈沖頻率調(diào)制模式時(shí)開關(guān)周期忍二控制導(dǎo)通時(shí)間T。n = T。。nst，開關(guān)周期為Ts。 sintf
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖頻率調(diào)制和準(zhǔn)諧振雙模式調(diào)制的微型并網(wǎng)逆變器 控制方法，其特征在于，所述的步驟(1)中閾值電壓^rt是預(yù)先設(shè)定的一個(gè)電壓，可以根據(jù) 實(shí)驗(yàn)選擇一個(gè)效率最佳的電壓值Usrt。設(shè)電網(wǎng)電壓峰值為Um，則當(dāng)電網(wǎng)角度在[α，π - α ]禾口 [ji + α，23 -α ]范圍內(nèi)時(shí)，電網(wǎng)電壓高于Usrt ；當(dāng)電網(wǎng)角度在[_ a，a ]禾口 [ ji - a，Ji + a ] 范圍內(nèi)時(shí)電網(wǎng)電壓低于Usrt，其中a = arCSin(Usrt/Um)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖頻率調(diào)制和準(zhǔn)諧振雙模式調(diào)制的微型并網(wǎng)逆變器 控制方法，其特征在于，所述的步驟(1)中準(zhǔn)諧振模式控制的方法是當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷后，反 激變壓器磁芯中的能量通過副邊繞組向電網(wǎng)釋放，當(dāng)副邊電感的電流為零時(shí)，原邊電感Lp 和MOS管寄生電容C；開始諧振，由于諧振的作用Uds的波形出現(xiàn)震蕩，在Uds的電壓諧振至 最低點(diǎn)的時(shí)刻開通MOS管可以實(shí)現(xiàn)ZVS，降低MOS管的開通損耗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖頻率調(diào)制和準(zhǔn)諧振雙模式調(diào)制的微型并網(wǎng)逆變器 控制方法，其特征在于，所述的步驟(3)中進(jìn)行模式變換時(shí)，為了保證并網(wǎng)電流不會(huì)突變， 應(yīng)保持脈沖頻率調(diào)制的開通時(shí)間和開關(guān)周期和準(zhǔn)諧振模式的最后一個(gè)開關(guān)周期一致；為了保證準(zhǔn)諧振模式時(shí)的并網(wǎng)電流為正弦，保持開通時(shí)間T。n不變，調(diào)節(jié)開關(guān)周期7； = smffJs ；sin汐當(dāng)電網(wǎng)電壓非常低時(shí)，例如在過零處的300us范圍內(nèi)，應(yīng)封鎖原邊MOS管的驅(qū)動(dòng)，降低過零 處并網(wǎng)電流波形畸變。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種脈沖頻率調(diào)制和準(zhǔn)諧振雙模式調(diào)制的微型并網(wǎng)逆變器控制方法，在反激式微型逆變器中，為了避免準(zhǔn)諧振控制模式出現(xiàn)過高的開關(guān)頻率，在電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)附近采用脈沖頻率調(diào)制模式控制，即保持MOS管的開通時(shí)間Ton固定，通過調(diào)節(jié)開關(guān)頻率Ts，保證并網(wǎng)電流為正弦波；當(dāng)電網(wǎng)電壓較高時(shí)，仍然使用準(zhǔn)諧振模式控制反激變壓器，使反激變壓器的原邊MOS管工作在ZVS狀態(tài)，以降低系統(tǒng)損耗。
文檔編號(hào)H02M7/537GK102136810SQ20101027594
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者吳春華, 楊宇, 黃建明 申請(qǐng)人:上海巖芯電子科技有限公司