一種三相光伏并網(wǎng)逆變器控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三相并網(wǎng)逆變器控制裝置，本發(fā)明是在現(xiàn)有三相光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中增設直流分量抑制電路，通過對三相逆變橋臂中點高頻PWM信號的差分采樣和濾波后可獲得三個逆變橋臂輸出電壓中的兩路線電壓的直流分量，把所述兩路直流分量分別經(jīng)直流分量控制器調(diào)節(jié)及旋轉(zhuǎn)坐標系的變換后獲得在旋轉(zhuǎn)坐標系上的控制量。根據(jù)所述直流分量在旋轉(zhuǎn)坐標系上的兩個控制量，加載到并網(wǎng)控制電路模塊電流環(huán)dq控制器輸出端進行閉環(huán)負反饋調(diào)節(jié)以消除三相并網(wǎng)逆變器輸出電壓中的直流分量，達到抑制三相并網(wǎng)電流中直流分量為零的目的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便，既保留了原有系統(tǒng)的特點，又消除了并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)直流注入電流。
【專利說明】—種三相光伏并網(wǎng)逆變器控制裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源并網(wǎng)發(fā)電【技術(shù)領域】，特別涉及一種三相光伏并網(wǎng)逆變器直流分量控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能光伏發(fā)電是當今備受矚目的熱點之一，尤其是隨著世界能源的危機越來越受到各國的重視和發(fā)展。太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要由直流電源、并網(wǎng)逆變器和電網(wǎng)組成。直流電源主要是光伏電池陣列模塊，并網(wǎng)逆變器是連接直流電源和電網(wǎng)之間的接口，是光伏系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換與控制的核心。[0003]并網(wǎng)逆變器根據(jù)輸出是否帶隔離變壓器，可將光伏并網(wǎng)系統(tǒng)分為變壓器隔離型和無變壓器隔離型。無變壓器隔離型并網(wǎng)逆變器由于結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高，成本低等優(yōu)點在三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)得到了廣泛的應用。目前常見的無變壓器隔離型三相并網(wǎng)逆變器拓撲如圖1所示，包括三相并網(wǎng)逆變器主電路1，和并網(wǎng)控制電路2兩部分。三相并網(wǎng)逆變器主電路I包括直流電源101、三相逆變器102和電網(wǎng)103。三相逆變器102包括直流儲能電容C1,功率管S1、功率管S2、功率管S3、功率管S4,功率管S5、功率管S6,輸出濾波電感1^4和Lc ;直流電源101的正極性端和直流儲能電容C1的正極性端連接在一起，直流電源101的負極性端和直流儲能電容C1的負極性端連接在一起；功率管S1、S3、S5的集電極并聯(lián)接在直流儲能電容C1的正極性端，功率管S2、S4、S6的源極并聯(lián)接在直流儲能電容C1的負極性端，功率管S1的源極和功率管S4的集電極連接在A相逆變橋中點A，功率管S3的源極和功率管S6的集電極連接在B相逆變橋中點B，功率管S5的源極和功率管S2的集電極連接在C相逆變橋中點C ;三相并網(wǎng)逆變器A相輸出濾波電感La的一端和A相逆變橋中點A相連，另一端和電網(wǎng)103A相ugA相連；逆變器B相輸出濾波電感Lb的一端和B相逆變橋中點B相連，另一端和電網(wǎng)103B相ugB相連；逆變器C相輸出濾波電感Lc的一端和C相逆變橋中點C相連，另一端和電網(wǎng)103C相Ugc相連；
[0004]并網(wǎng)控制電路2包括鎖相環(huán)201、abc三相靜止坐標系到dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標系轉(zhuǎn)換模塊202、d軸第一相加器203、q軸第一相加器204、電流環(huán)d軸控制器205、電流環(huán)q軸控制器206、dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標系到α β兩相靜止坐標系轉(zhuǎn)換模塊207、PWM調(diào)制模塊208 ;鎖相環(huán)201的輸入端信號是三相電網(wǎng)電壓ugA、ugB、和ugC，鎖相環(huán)201的輸出接abc三相靜止坐標系到dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標系轉(zhuǎn)換模塊202，abc三相靜止坐標系到dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標系轉(zhuǎn)換模塊202的輸入端為三相并網(wǎng)電流iA、iB、i。和θ，abc三相靜止坐標系到dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標系轉(zhuǎn)換模塊202的輸出端有兩個，一個接d軸第一相加器203，另一個接q軸第一相加器204, d軸第一相加器203的第二個輸入端是電流環(huán)d軸的參考值i/, q軸第一相加器204的第二個輸入端是電流環(huán)q軸的參考值1:，d軸第一相加器203的輸出接電流環(huán)d軸控制器205, q軸第一相加器204的輸出接電流環(huán)q軸控制器206,電流環(huán)d軸控制器205的輸出端信號Ud和電流環(huán)q軸控制器206的輸出端信號Uq接dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標系到α β兩相靜止坐標系轉(zhuǎn)換模塊207，dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標系到α β兩相靜止坐標系轉(zhuǎn)換模塊207的輸出端接PWM調(diào)制模塊208，PWM調(diào)制模塊208的輸出為功率管驅(qū)動脈沖信號，分別為ugl、ug2、ug3、ug4> ug5、和ug6，分別用來驅(qū)動功率管Sp S2、S3> S4、S5和S6。
[0005]然而，盡管去掉工頻隔離變壓器可以使并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)整體效率得到一定改善，但卻帶來了三相并網(wǎng)電流中直流分量注入問題。當三相逆變器采用正弦脈寬調(diào)制技術(shù)時，由于同一橋臂上下開關(guān)管飽和壓降不一致、驅(qū)動脈沖分配不對稱和控制電路中的運算放大器存在零點漂移等原因，會造成逆變輸出電壓當中含有直流分量。因此，當三相逆變器并網(wǎng)發(fā)電時，會導致并網(wǎng)電流中的直流電流分量注入電網(wǎng)，并網(wǎng)電流中含有直流分量時的等效電路原理圖如圖2所示。
[0006]圖2所示為三相并網(wǎng)逆變器直流注入等效電路原理圖。隊為逆變器A相輸出電壓中的直流分量，Ub為逆變器B相輸出電壓中的直流分量，Uc為逆變器C相輸出電壓中的直流分量，Uab和Ucb分別為逆變器線電壓中的直流分量(UAB = Ua-UbjUcb = Uc-Ub)，r為逆變器輸出電感的等效內(nèi)阻，IAd為逆變器A相并網(wǎng)電流中的直流分量，IBd為逆變器B相并網(wǎng)電流中的直流分量，Icd為逆變器C相并網(wǎng)電流中的直流分量。由圖2可得:
【權(quán)利要求】
1.一種三相光伏并網(wǎng)逆變器控制裝置，它包括三相并網(wǎng)逆變器主電路(1)、并網(wǎng)控制電路⑵和電壓直流分量抑制電路⑶； 其中三相并網(wǎng)逆變器主電路(1)包括直流電源(101)、三相逆變器(102)和電網(wǎng)(103)；三相逆變器(102)包括直流儲能電容C；，功率管兄、功率管S2、功率管&、功率管S4，功率管S5、功率管5；，輸出濾波電感4、Z5和乙;直流電源(101)的正極性端和直流儲能電容C11的正極性端連接在一起，直流電源(101)的負極性端和直流儲能電容C1的負極性端連接在一起；功率管SnS3' S5的集電極并聯(lián)接在直流儲能電容C1的正極性端，功率管&、S4、S6的源極并聯(lián)接在直流儲能電容G的負極性端，功率管&的源極和功率管乂的集電極連接在A相逆變橋中點A，功率管S3的源極和功率管S6的集電極連接在B相逆變橋中點B,功率管S5的源極和功率管S2的集電極連接在C相逆變橋中點C ;三相并網(wǎng)逆變器J相輸出濾波電感A的一端和A相逆變橋中點J相連，另一端和電網(wǎng)J相《0(103)相連；逆變器A相輸出濾波電感4的一端和B相逆變橋中點A相連，另一端和電網(wǎng)3相^^(103)相連；逆變器C相輸出濾波電感乙的一端和C相逆變橋中點C相連，另一端和電網(wǎng)C相《-(103)相連；并網(wǎng)控制電路(2)包括鎖相環(huán)(201)三相靜止坐標系到而兩相旋轉(zhuǎn)坐標系轉(zhuǎn)換模塊(202)、d軸第一相加器(203)、q軸第一相加器(204)、電流環(huán)d軸控制器(205)、電流環(huán)7軸控制器(206)、而兩相旋轉(zhuǎn)坐標系到α β兩相靜止坐標系轉(zhuǎn)換模塊(207)、PWM調(diào)制模塊(208)、t/軸第二相加器(209)、<7軸第二相加器(210);鎖相環(huán)(201)的輸入端信號是三相電網(wǎng)電壓和鎖相環(huán)(201)的輸出接三相靜止坐標系到而兩相旋轉(zhuǎn)坐標系轉(zhuǎn)換模塊(202)，abc三相靜止坐標系到dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標系轉(zhuǎn)換模塊(202)的輸入端為三相并網(wǎng)電流夂、厶、A和三相靜止坐標系到而兩相旋轉(zhuǎn)坐標系轉(zhuǎn)換模塊(202)的輸出端有兩個，一個接V軸第一相加器(203)，另一個接7軸第一相加器(204)，^/軸第一相加器(203)的第二個輸入端是電流環(huán)(6/軸的參考值1/, <7軸第一相加器(204)的第二個輸入端是電流環(huán)7軸的參考值1/，1/軸第一相加器(203)的輸出接電流環(huán)V軸控制器(205)，<7軸第一相加器(204)的輸出接電流環(huán)<7軸控制器(206),電流環(huán)(6/軸控制器(205)的輸出端信號Ud^d軸第二相加器(209),電流環(huán)q軸控制器(206)的輸出端信號％接<7軸第二相加器(210)，?/軸第二相加器(209)的第二個輸入端和直流分量抑制電路(3)的1/軸輸出端信號ud—dc相連，q軸第二相加器(210)的第二個輸入端和直流分量抑制電路(3)的q軸輸出端信號&相連，Or軸第二相加器(209)的輸出端信號Wofe和<7軸第二相加器(210)的輸出端信號"@接而兩相旋轉(zhuǎn)坐標系到α β兩相靜止坐標系轉(zhuǎn)換模塊(207)，而兩相旋轉(zhuǎn)坐標系到α β兩相靜止坐標系轉(zhuǎn)換模塊(207)的輸出端接PWM調(diào)制模塊(208)，PWM調(diào)制模塊(208)的輸出為功率管驅(qū)動脈沖信號，分別為wgl、wg2、wg3、wg4、Wg5、和wg6,分別用來驅(qū)動功率管兄、5'2、&、5'4、&和&，其特征是: 電壓直流分量抑制電路模塊(3)用于控制三相并網(wǎng)逆變器(102)每相輸出電壓中的直流分量為零；該模塊由第一直流分量檢測模塊(301)、第二直流分量檢測模塊(302)、第一相加器(303)、第二相加器(304)、第一直流分量控制器(305)、第二直流分量控制器(306)、直流分量靜止坐標變換模塊(307)、直流分量旋轉(zhuǎn)變換模塊(308)組成；第一直流分量檢測模塊(301)和第二直流分量檢測模塊(302)為電壓直流分量抑制電路模塊(3)的第一級電路，第一直流分量檢測模塊(301)的輸入端連接三相并網(wǎng)逆變器逆變橋中點A和B，第二直流分量檢測模塊(302)的輸入端連接三相并網(wǎng)逆變器逆變橋中點C和B，其中，兩個直流分量檢測模塊的采樣輸入信號為頻率等于開關(guān)頻率的高頻PWM波電壓信號，第一直流分量檢測模塊的輸入信號為^。，第二直流分量檢測模塊的輸入信號為uCB ;第一直流分量檢測模塊(301)的輸出端信號連接第一相加器(303)的第一個輸入端,第一相加器(303)的第二個輸入端為電壓直流分量基準值，第一相加器(303)的輸出端信號連接第一直流分量控制器(305)，第二直流分量檢測模塊(302)的輸出端信號仏5連接第二相加器(304)的第一個輸入端，第二相加器(304)的第二個輸入端為電壓直流分量基準值,第二相加器(304)的輸出端信號△ Ucb連接第二直流分量控制器2 (306)，第一直流分量控制器I (305)的輸出端信號UAB—d和第二直流分量控制器2 (306)的輸出端信號UCB—d連接直流分量靜止坐標變換模塊(307)，直流分量靜止坐標變換模塊(307)的輸出端信號和仏,連接直流分量旋轉(zhuǎn)坐標變換模塊(308)，其中UAd、UBd和Ucd分別為A相輸出電壓的直流分量、B相輸出電壓的直流分量和C相輸出電壓的直流分量；直流分量旋轉(zhuǎn)坐標變換模塊(308)的i/軸輸出端信號士—?接并網(wǎng)控制電路模塊V軸第二相加器(209)，直流分量旋轉(zhuǎn)坐標變換模塊(308)的q軸輸出端信號Uclc1c接并網(wǎng)控制電路模塊q軸第二相加器(210)，通過閉環(huán)負反饋的調(diào)節(jié)方式而達到抑制三相并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)電流中直流分量為零的目的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相光伏并網(wǎng)逆變器控制裝置，其特征是: 采樣點可以以任意一相為參考點，這里的采樣是以B相為參考點檢測兩路線電壓~和Ucb中的直流分量，也可以以C相為參考點檢測兩路線電壓Uac和Ubc中的直流分量，或者以A相為參考點檢測兩路線電壓Uba和Uca中的直流分量。
【文檔編號】H02J3/38GK103944186SQ201410167078
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】徐德鴻, 張濤, 何國鋒, 陳敏 申請人:浙江大學