雙電源光伏逆變器及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙電源光伏逆變器及其控制方法，它由前級變換電路和后級逆變電路構(gòu)成，前級變換電路由至少一個雙電源變換單元組成；其中雙電源變換單元由第一電容、第二電容、鉗位電容、第一變換器和第二變換器組成；其中，第一變換器為輸入端連接第一電容負極，輸出端連接第二電容正極，公共端連接第一電容正極的負電壓DC-DC變換器；第二變換器為輸入端連接第二電容正極，輸出端連接第一電容負極，公共端連接第二電容負極的DC-DC變換器；兩個直流電源分別并聯(lián)在第一電容兩端和第二電容的兩端。用雙電源變換單元取代現(xiàn)有boost升壓器的雙電源光伏逆變器，效率提高，成本下降；尤其再配合使用本發(fā)明的控制方法，可進一步提高效率。
【專利說明】雙電源光伏逆變器及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電子設(shè)備--逆變器。

【背景技術(shù)】
[0002] 逆變器是一種將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的電子裝置，比如太陽電池陣列發(fā)出的直流 電必須被轉(zhuǎn)換成交流電才能送入電網(wǎng)中。
[0003] 通常逆變器的直流輸入電壓會有一定范圍的變化。比如太陽電池陣列的額定電壓 和太陽電池組件的串聯(lián)數(shù)有關(guān)，考慮到組成陣列的方便性，允許此額定電壓在一定范圍內(nèi) 選擇。實際太陽電池陣列的電壓還會進一步隨溫度和光照有很大變化。
[0004] 直流輸入電壓的變化會對逆變電路造成不好的影響，使逆變電路的成本和損耗都 增加。為降低逆變電路的成本和損耗，部分逆變器選擇兩級結(jié)構(gòu)：逆變器由前級升壓變換電 路和后級逆變電路構(gòu)成。經(jīng)前級升壓變換電路的調(diào)壓，后級逆變電路總是工作在較好的輸 入直流電壓下，其成本和損耗都較無前級變換電路的逆變電路低，但現(xiàn)有前級升壓變換電 路額外增加的成本和損耗往往更多。
[0005] 大型單級結(jié)構(gòu)三相光伏逆變器的另一個缺點是場地適應(yīng)性差，所配太陽電池陣列 必須全部整齊劃一地排列在一個平面上，無法利用山坡等場地。即使如此，太陽電池本身的 不均衡仍會造成一定的失配損失。為減小失配損失和增加場地適應(yīng)性，目前一些前級變換 電路采用多路獨立的boost升壓器并聯(lián)方案，它們的輸出并聯(lián)后給后級逆變電路供電。更 進一步，還有產(chǎn)品把前級變換電路中的各獨立boost升壓器分別裝在各自機殼中，成為分 離式的兩級光伏逆變器，前級的每路boost升壓器可以更接近光伏陣列安裝。
[0006] 有前級變換電路的兩級逆變器雖然有其優(yōu)點，但目前商品化的大型三相光伏逆變 器還是以單級三相逆變結(jié)構(gòu)的居多。這主要是由于，在現(xiàn)有前級變換電路和現(xiàn)有控制方法 下，兩級逆變器的成本和損耗均比單級三相逆變器高出不少。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的有二：其一，在兩級三相逆變器中，用性能更好的由雙電源變換單元 組成的前級變換電路，取代現(xiàn)有前級變換電路，構(gòu)成本發(fā)明的雙電源光伏逆變器。具體是： 用單一雙電源變換單元結(jié)構(gòu)取代單一 boost升壓變換器結(jié)構(gòu)；用多路獨立雙電源變換單元 并聯(lián)結(jié)構(gòu)取代多路獨立boost升壓變換器并聯(lián)結(jié)構(gòu)；其二，將新的控制方法用于兩級三相 逆變器中，使兩級三相逆變器的性能提升。尤其在配合本發(fā)明的雙電源光伏逆變器硬件使 用的情況下，兩級三相逆變器的損耗和成本可低于單級三相逆變器。此外，兩級逆變器原有 的優(yōu)點仍然保留，所以，本發(fā)明提出的雙電源光伏逆變器就有了較強的競爭力。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種雙電源光伏逆變器，它由前級變換電路和后級逆變電路構(gòu)成，后級逆變電路是三 相逆變電路，前級變換電路通過正供電線和負供電線為后級逆變電路供電，所述的前級變 換電路由至少一個雙電源變換單元組成；所述的雙電源變換單元由第一電容、第二電容、鉗 位電容、第一變換器和第二變換器組成；其中， 第一變換器為負電壓DC-DC變換器，第一變換器的輸入端連接第一電容的負極，第一 變換器的輸出端連接第二電容的正極，第一變換器的公共端連接第一電容的正極并作為雙 電源變換單元的正輸出端； 第二變換器為DC-DC變換器，第二變換器的輸入端連接第二電容的正極，第二變換器 的輸出端連接第一電容的負極，第二變換器的公共端連接第二電容的負極并作為雙電源變 換單元的負輸出端； 所述鉗位電容的一端連在第一電容的正極或負極，鉗位電容的另一端連在第二電容的 正極或負極； 雙電源變換單元的正輸出端連接正供電線，雙電源變換單元的負輸出端連接負供電 線. 另外，為前級變換電路中的每個雙電源變換單元設(shè)有兩個直流電源供電，其中第一直 流電源并聯(lián)在第一電容的兩端，第二直流電源并聯(lián)在第二電容的兩端。
[0009] 所述的前級變換電路由至少兩個雙電源變換單元組成，其中每個雙電源變換單元 的正輸出端連接至正供電線，每個雙電源變換單元的負輸出端連接至負供電線。
[0010] 第一直流電源和第二直流電源為太陽能電池提供電能的光伏電源。
[0011] 鉗位電容為連接在第一電容的正極與第二電容的正極之間的第四電容以及連接 在第一電容的負極與第二電容的負極之間的第三電容。
[0012] 所述的鉗位電容為連接在第一電容的負極與第二電容的正極之間的第五電容以 及連接在第一電容的正極與第二電容的負極之間的第六電容。
[0013] 所述的第一變換器指標(biāo)準負電壓Buck變換器、軟開關(guān)模式負電壓Buck變換器或 者負電壓雙向直流變換器。
[0014] 所述的第二變換器是指標(biāo)準Buck變換器、軟開關(guān)模式Buck變換器或者雙向直流 變換器。
[0015] 一種雙電源光伏逆變器控制方法，設(shè)后級逆變電路的瞬時輸出電壓處于最高的相 是Η相，輸出電壓處于最低的相是L相，輸出電壓處于中間的相是Μ相，且Η相、L相、Μ相是 不斷輪換的； 控制方法至少含有如下步驟： 1) 通過測量輸出電壓得知即時電壓最高的一相是Η相，電壓最低的一相是L相，電壓 居中的一相是Μ相； 2) 確定三相輸出電流IH，Iy ΙΜ中的兩個為控制目標(biāo)并確定目標(biāo)值，如果控制目標(biāo)中沒 有電流ΙΜ，則依據(jù)IM = 算出電流ΙΜ的控制目標(biāo)值； 3) 根據(jù)輸出電流的測量值和目標(biāo)值確定輸出電流偏差； 4) 依據(jù)輸出電流偏差，調(diào)節(jié)后級三相逆變電路中Μ相開關(guān)管反復(fù)開關(guān)的導(dǎo)通占空比， 從而控制Μ相輸出電流ΙΜ ;Η相和L相的開關(guān)管不開關(guān)動作，Η相連接正供電線的開關(guān)管始 終導(dǎo)通，L相連接負供電線的開關(guān)管始終導(dǎo)通，同時依據(jù)輸出電流偏差調(diào)節(jié)前級變換電路的 輸出功率以調(diào)節(jié)V PN，進而控制另一個控制目標(biāo)ΙΗ或込。
[0016] 其中，V表不Η相的輸出電壓與L相的輸出電壓之差；ΙΗ，I。ΙΜ分別表不Η相，L 相，Μ相的輸出電流，均以流向負載為正；VPN表示正供電線與負供電線之間的電壓差。
[0017] 若考慮到元器件的非理想性，Η相的輸出電壓與L相的輸出電壓之差中還要加 上Η相電流流過Η相開關(guān)管和電感造成的電壓降，以及L相電流流過L相開關(guān)管和電感造 成的電壓降。
[0018] 采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，具有以下優(yōu)點： (1)本發(fā)明的前級變換電路中的雙電源變換單元的性能優(yōu)于現(xiàn)有前級變換電路中傳統(tǒng) boost變換器。成本方面：在boost變換器升壓一倍的條件下，雙電源變換單元的所變換 的電流只有boost變換器的1/2,這意味著變換器中所用電感器的成本和體積可以減少約 1/2,構(gòu)成變換器Cvl和02的半導(dǎo)體器件的電流等級也較小，成本就較低。效率方面：由 于電流小，加上功率開關(guān)管關(guān)斷時的電壓也小于boost變換器方案，以及電感器的損耗減 小約1/2,因此效率可以明顯提升。本發(fā)明提出的雙電源光伏逆變器應(yīng)用在前級變換電路 +三相逆變電路+三相工頻變壓器模式的時候，效率可以達到業(yè)界頂級水平，而成本還可有 所下降。
[0019] (2)普通兩級逆變器總是控制前級變換電路的功率使VPN>Vm，這樣就必須靠 Η相 或L相的開關(guān)管高頻開關(guān)來控制輸出電流ΙΗ或L。正常逆變時功率因數(shù)接近于1，電壓高 的相，其電流也大，相應(yīng)地Η相或L相的開關(guān)管開關(guān)損耗也大。使用本發(fā)明的控制方法時，Η 相及L相的開關(guān)管不動作，自然開關(guān)損耗大幅降低。尤其是本發(fā)明提出的控制方法應(yīng)用在 雙電源前級變換電路+三相逆變電路+三相工頻變壓器形式的并網(wǎng)逆變器的時候，效率可 以達到業(yè)界頂級水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為帶有前級boost升壓器的三相逆變器。
[0021] 圖2為帶有前級多路獨立boost升壓器并聯(lián)的三相逆變器。
[0022] 圖3為本發(fā)明中使用雙電源的光伏逆變器。
[0023] 圖4為本發(fā)明中使用多路獨立雙電源變換單元并聯(lián)的光伏逆變器。
[0024] 圖5為雙電源變換單元采用第三電容和第四電容作為鉗位電容的實施例。
[0025] 圖6為在圖5中增加第五電容的實施例。
[0026] 圖7為雙電源變換單元采用第五電容和第六電容作為鉗位電容的實施例。
[0027] 圖8為標(biāo)準Buck變換器和標(biāo)準負電壓Buck變換器。
[0028] 圖9為軟開關(guān)DC-DC變換器的一種：改進型ZVT軟開關(guān)Buck變換器及其負電壓形 式的電路。
[0029] 圖10為最簡單的雙向直流變換器：半橋式雙向直流變換器及其負電壓形式的電 路。
[0030] 圖11為后接工頻三相變壓器的雙電源光伏逆變器。
[0031] 圖12為雙電源光伏逆變器實施例。
[0032] 圖13為本發(fā)明中實施例2的流程圖。

【具體實施方式】
[0033] 實施例1 如圖3所示，一種雙電源光伏逆變器，它由前級變換電路和后級逆變電路構(gòu)成，前級變 換電路通過正供電線P和負供電線N為后級逆變電路供電，前級變換電路將電壓變換范圍 很大的太陽電池陣列電壓變換成恰當(dāng)?shù)倪m于后級使用的電壓。后級逆變電路是三相逆變電 路。
[0034] 上述的前級變換電路由一個雙電源變換單元組成，或者前級變換電路由至少兩個 雙電源變換單元組成，如圖3圖4所示，其中每個雙電源變換單元DSC的輸出端相互并聯(lián)后 連接至后級逆變電路的正供電線P和負供電線N。如圖3所示，每個雙電源變換單元由第一 電容C1、第二電容C2、鉗位電容、第一變換器Cvl和第二變換器02組成；其中， 第一變換器Cvl為負電壓形式DC-DC變換器，第一變換器Cvl的輸入端連接第一電容 C1的負極，第一變換器Cvl的輸出端連接第二電容C2的正極，第一變換器Cvl的公共端連 接第一電容C1的正極并作為雙電源變換單元的正輸出端； 第二變換器02為DC-DC變換器，第二變換器02的輸入端連接第二電容C2的正極， 第二變換器02的輸出端連接第一電容C1的負極，第二變換器02的公共端連接第二電容 C2的負極并作為雙電源變換單元的負輸出端； 所述鉗位電容的一端連在第一電容C1的正極或負極，鉗位電容的另一端連在第二電 容C2的正極或負極。另外，設(shè)有兩個直流電源供電，其中第一直流電源S1并聯(lián)在第一電容 C1的兩端，第二直流電源S2并聯(lián)在第二電容C2的兩端，上述的直流電源為太陽能電池提供 電能的光伏電源。
[0035] 其中，鉗位電容為并聯(lián)在第一變換器Cvl輸出端口的第四電容C4和并聯(lián)在第二變 換器02輸出端口的第三電容C3。在這種情況下，上述的前級變換電路由第一電容C1、第 二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第一變換器Cvl和第二變換器02組成。第一電容 C1的負極與第三電容C3的正極相連，第二電容C2的正極與第四電容C4的負極相連，第一 電容C1的正極與第四電容C4的正極相連并連接至正供電線P，第二電容C2的負極和第三 電容C3的負極相連并連接至負供電線N。第一變換器Cvl的輸入端連接第一電容C1的負 極，第一變換器Cvl的輸出端連接第四電容C4的負極，第一變換器Cvl的公共端連接第四 電容C4的正極。第二變換器02的輸入端連接第二電容C2的正極，第二變換器02的輸 出端連接第三電容C3的正極，第二變換器02的公共端連接第三電容C3的負極。
[0036] 雙電源變換單元中的第三電容C3和第四電容C4的作用是使第一直流電源S1和 第二直流電源S2之間的電位相對穩(wěn)定。起到同樣的作用的電容也可接在其它位置，只要鉗 位電容的一端連在第一電容C1的正極或負極，鉗位電容的另一端連在第二電容C2的正極 或負極即可，共有四種連接方式：連接在第一電容C1的負極與第二電容C2的負極之間的第 三電容C3,連接在第一電容C1的正極與第二電容C2的正極之間的第四電容C4,連接在第 一電容C1的負極與第二電容C2的正極之間的第五電容C5,連接在第一電容C1的正極與第 二電容C2的負極之間的第六電容C6。
[0037] 可以使用電容C3、C4、C5、C6中的一到四個作為鉗位電容，對電路特性沒有實質(zhì)影 響，比如： 如圖5,使用第三電容C3及第四電容C4作為鉗位電容； 如圖6,使用第五電容C5、第三電容C3及第四電容C4作為鉗位電容； 如圖7,使用第五電容C5及第六電容C6作為鉗位電容。
[0038] 上述的第二變換器02是具有輸入端、輸出端和公共端三個外部連接端點的 DC-DC變換器，其中輸入端和公共端構(gòu)成電能輸入端口，輸出端和公共端構(gòu)成電能輸出端 口。有很多種電路可以用作第二變換器02,比如： (1) 標(biāo)準Buck變換器，這是最簡單最常用的降壓變換器； (2) 各種軟開關(guān)模式Buck變換器，這是一類在標(biāo)準Buck變換器基礎(chǔ)上加上軟開關(guān)電 路的變換器，可以減少開關(guān)損耗； (3) 雙向直流變換器，這是一類電能可在輸入端口和輸出端口之間雙向流動的直流變 換器，使用這種變換器不僅可以實現(xiàn)電能從第二電容C2兩端到第一電容C1負極和第二電 容C2負極之間的DC-DC降壓變換，也可實現(xiàn)電能從第一電容C1負極和第二電容C2負極之 間到第二電容C2兩端的DC-DC升壓變換。如果雙電源變換單元用于某些設(shè)備，比如帶有電 網(wǎng)功率因數(shù)調(diào)節(jié)功能的光伏逆變器，則需要電能雙向流動的能力。
[0039] 上述的第一變換器Cvl是具有輸入端、輸出端和公共端三個外部連接端點的負電 壓DC-DC變換器，其中輸入端和公共端構(gòu)成電能輸入端口，輸出端和公共端構(gòu)成電能輸出 端口。所謂負電壓DC-DC變換器是指其輸入端電壓和輸出端電壓都小于其公共端電壓的 直流變換器。由任何一種正電壓DC-DC變換器的電路圖，都可以對稱地畫出它的負電壓形 式變換器電路圖，因此，和第二變換器02 -樣，有很多種電路可以用作第一變換器Cvl，比 如： (1) 標(biāo)準負電壓Buck變換器； (2) 各種軟開關(guān)模式負電壓Buck變換器；這是一類在標(biāo)準負電壓形式Buck變換器基 礎(chǔ)上加上軟開關(guān)電路的變換器，可以減少開關(guān)損耗； (3) 負電壓形式的雙向直流變換器，這是一類電能可在輸入端口和輸出端口之間雙向 流動的直流變換器，使用這種變換器不僅可以實現(xiàn)電能從第一電容C1兩端變換到第二電 容C2正極和第一電容C1正極之間的DC-DC負電壓降壓變換，也可實現(xiàn)電能從第二電容C2 正極和第一電容C1正極之間到第一電容C1兩端的DC-DC負電壓升壓變換。如果雙電源變 換單元用于某些設(shè)備，比如帶有電網(wǎng)功率因數(shù)調(diào)節(jié)功能的光伏逆變器，則需要電能雙向流 動的能力。
[0040] 由于負電壓Buck變換器和正電壓boost變換器電路結(jié)構(gòu)一樣，正電壓Buck變換 器和負電壓boost變換器電路結(jié)構(gòu)一樣，在電路結(jié)構(gòu)不變的情況下可以對電路有不同的解 釋，其中第一變換器Cvl可被解釋為輸入端接第二電容C2正極、公共端接第一電容負極、輸 出端接第一電容正極的正電壓變換器；第二變換器02可被解釋為輸入端接第一電容C2負 極、公共端接第二電容正極、輸出端接第二電容負極的負電壓變換器。
[0041] 本發(fā)明所給出的雙電源光伏逆變器最好能輸出較高的電壓，比如550伏的三相有 效值電壓，對于三相380V并網(wǎng)應(yīng)用，再后接一個降壓型工頻三相變壓器隔離并網(wǎng)，對于三 相10kV中壓并網(wǎng)應(yīng)用，當(dāng)然要后接一個升壓型工頻三相變壓器隔離并網(wǎng)。如圖12,所用后 級逆變電路是標(biāo)準三相橋逆變電路，標(biāo)準三相橋逆變電路的輸出端接工頻三相變壓器的輸 入端。
[0042] 要使本發(fā)明所給出的雙電源光伏逆變器電路達到最佳轉(zhuǎn)換效率，還要有合適的控 制方法，最好將本發(fā)明給出的控制方法應(yīng)用于雙電源光伏逆變器。
[0043] 實施例2 前級變換電路的作用是將一定范圍的輸入電壓變換成適當(dāng)?shù)碾妷篤PN，VPN表示正供電 線P和負供電線N的電壓差，這屬于DC-DC的變換。完成DC-DC變換的電路多種多樣，比較 適于在兩級逆變器中使用的有boost升壓變換器、實施例1中雙電源前級變換電路等。
[0044] 設(shè)后級逆變電路的瞬時輸出電壓處于最高的相是Η相，輸出電壓處于最低的相是 L相，輸出電壓處于中間的相是Μ相。當(dāng)然，Η相、L相、Μ相是不斷輪換的。
[0045] 正常情況下，逆變器輸出的功率因數(shù)接近于1，Η相或L相的電流絕對值最大，Μ相 的電流絕對值最小。如果Η相和L相的開關(guān)管不開關(guān)動作，就可以減少大部分的開關(guān)損耗。 通?？刂埔幌嗟碾娏鞯姆椒ㄊ?，該相的開關(guān)管高頻率地反復(fù)通斷，并通過調(diào)節(jié)一個開關(guān)周 期中開關(guān)管導(dǎo)通的時間比來控制，也就是由該相開關(guān)管的導(dǎo)通占空比控制。
[0046] 設(shè)VHIj表不Η相的輸出電壓與L相的輸出電壓之差；IH，Iy ΙΜ分別表不Η相，L相， Μ相的輸出電流，均以流向負載為正。
[0047] 在三相三線系統(tǒng)中，三相輸出電流之和（IH+IJIM)=0,因此輸出電流控制目標(biāo)只能 是三相輸出電流中的兩個，如果這兩個控制目標(biāo)中沒有I M，可由公式（IH+IJIM)=〇算出IM。 IM由Μ相開關(guān)管反復(fù)通斷時的導(dǎo)通占空比控制，而IH或L通過調(diào)節(jié)電壓VPN控制，Η相和L 相的開關(guān)管不開關(guān)動作，直到它們變成Μ相。
[0048] VPN由前級變換電路的輸出功率調(diào)節(jié)。加大前級變換電路的輸出功率，就可以增大 前級變換電路輸出電流，使正供電線P和負供電線N之間的等效電容C PN被更快充電，引起 VPN升高；反之，減小前級變換電路的輸出功率，引起VPN降低。為實現(xiàn)對逆變器輸出電流有 實用價值的快速控制，C PN不能像普通逆變器那樣取很大的電容值，而是必須足夠小，才能使 VPN快速變化。
[0049] 設(shè)Μ相一個開關(guān)周期Ts時亥IJ后各相電流IH、I。I M的變化分別是Λ ΙΗ、Λ Ιρ Λ IM， Η相和L相的開關(guān)管不開關(guān)動作，且Η相連接正供電線Ρ的開關(guān)管始終導(dǎo)通，L相連接負供 電線N的開關(guān)管始終導(dǎo)通，則： ΔΙη+ ΔΙμ/2 = (Vpn-Vhl)Ts/2L ...........................(1) AIl+ ΔΙμ/2 = -(Vpn-Vhl)Ts/2L.............................(2) 其中L是三相逆變橋各相后接的濾波器的等效電感值。
[0050] 由此可知，Η相和L相的開關(guān)管不開關(guān)動作，僅通過調(diào)節(jié)VPN也能控制IH或Ip而 不是像現(xiàn)有控制方法那樣靠 Η相或L相的開關(guān)管反復(fù)通斷時的導(dǎo)通占空比控制。
[0051] 現(xiàn)有靠 Η相或L相的開關(guān)管反復(fù)通斷控制電流的方法，要求始終VPN>Vm，通過調(diào)節(jié) VPN控制IH或的方法，要求時而VPN>Vm，時而V PN〈Vm。并且由⑴和⑵式可知，VPN和 的差別越大，輸出電流的變化越快。因此，（1)和（2)式可以作為調(diào)節(jié)V PN的參考依據(jù)。
[0052] 但￥^要調(diào)到多大合適，這是由調(diào)節(jié)算法決定的。反饋調(diào)節(jié)的一般過程是：由輸出 偏差通過某種算法計算出調(diào)節(jié)量。對應(yīng)這里就是：由輸出電流的實測值及目標(biāo)值得到輸出 電流偏差，由輸出電流偏差用某種算法計算出V PN應(yīng)調(diào)到多大。有各種各樣的成熟調(diào)節(jié)算法 可供選用，這些算法各具特點，有的能最快達到目標(biāo)值，有的過沖最小，有的穩(wěn)定性最好等 等，因此，輸出電流偏差和V PN之間并沒有單一的對應(yīng)關(guān)系。
[0053] 如圖13所示，一種雙電源光伏逆變器控制方法，設(shè)后級逆變電路的瞬時輸出電壓 處于最高的相是Η相，輸出電壓處于最低的相是L相，輸出電壓處于中間的相是Μ相，且Η 相、L相、Μ相是不斷輪換的； 控制方法至少含有如下步驟： 1) 通過測量輸出電壓得知即時電壓最高的一相是Η相，電壓最低的一相是L相，電壓 居中的一相是Μ相； 2) 確定三相輸出電流IH，Iy ΙΜ中的兩個為控制目標(biāo)并確定目標(biāo)值，如果控制目標(biāo)中沒 有電流ΙΜ，則依據(jù)IM = 算出電流ΙΜ的控制目標(biāo)值； 3) 根據(jù)輸出電流的測量值和目標(biāo)值確定輸出電流偏差，利用算法，根據(jù)電流偏差進行 控制； 4) 依據(jù)輸出電流偏差，調(diào)節(jié)后級三相逆變電路中Μ相開關(guān)管反復(fù)開關(guān)的導(dǎo)通占空比， 從而控制Μ相輸出電流ΙΜ; Η相和L相的開關(guān)管不開關(guān)動作，Η相連接正供電線Ρ的開關(guān) 管始終導(dǎo)通，L相連接負供電線Ν的開關(guān)管始終導(dǎo)通；同時依據(jù)輸出電流偏差調(diào)節(jié)前級變換 電路的輸出功率以調(diào)節(jié)V PN，進而控制另一個控制目標(biāo)ΙΗ或込。
[0054] 其中，VHIj表不Η相的輸出電壓與L相的輸出電壓之差；ΙΗ，Ιρ ΙΜ分別表不Η相，L 相，Μ相的輸出電流，均以流向負載為正；VPN表示后級逆變?nèi)鄻虻恼╇娋€Ρ和負供電線 N的電壓差。
[0055] 若考慮到元器件的非理想性，Η相的輸出電壓與L相的輸出電壓之差中還要加 上Η相電流流過Η相開關(guān)管和電感造成的電壓降，以及L相電流流過L相開關(guān)管和電感造 成的電壓降。
【權(quán)利要求】
1. 一種雙電源光伏逆變器，它由前級變換電路和后級逆變電路構(gòu)成，后級逆變電路是 三相逆變電路，前級變換電路通過正供電線（P)和負供電線（N)為后級逆變電路供電，其特 征在于：所述的前級變換電路由至少一個雙電源變換單元組成；所述的雙電源變換單元由 第一電容（C1)、第二電容（C2)、鉗位電容、第一變換器（Cvl)和第二變換器（02)組成；其 中， 第一變換器（Cvl)為負電壓DC-DC變換器，第一變換器（Cvl)的輸入端連接第一電容 (C1)的負極，第一變換器（Cvl)的輸出端連接第二電容（C2)的正極，第一變換器（Cvl)的 公共端連接第一電容（C1)的正極并作為雙電源變換單元的正輸出端； 第二變換器（02)為DC-DC變換器，第二變換器（02)的輸入端連接第二電容（C2)的 正極，第二變換器（02)的輸出端連接第一電容（C1)的負極，第二變換器（02)的公共端連 接第二電容(C2)的負極并作為雙電源變換單元的負輸出端； 所述鉗位電容的一端連在第一電容（C1)的正極或負極，鉗位電容的另一端連在第二電 容（C2)的正極或負極； 雙電源變換單元的正輸出端連接正供電線（P)，雙電源變換單元的負輸出端連接負供 電線（N); 另外，為前級變換電路中的每個雙電源變換單元設(shè)有兩個直流電源供電，其中第一直 流電源（S1)并聯(lián)在第一電容（C1)的兩端，第二直流電源（S2)并聯(lián)在第二電容（C2)的兩端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電源光伏逆變器，其特征在于：所述的前級變換電路由至 少兩個雙電源變換單元組成，其中每個雙電源變換單元的正輸出端連接至正供電線（P)，每 個雙電源變換單元的負輸出端連接至負供電線（N)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電源光伏逆變器，其特征在于：所述的第一直流電源（S1) 和第二直流電源（S2)為太陽能電池提供電能的光伏電源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電源光伏逆變器，其特征在于：所述的鉗位電容為連接在 第一電容（C1)的正極與第二電容（C2)的正極之間的第四電容（C4)以及連接在第一電容 (C1)的負極與第二電容（C2)的負極之間的第三電容（C3)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電源光伏逆變器，其特征在于：所述的鉗位電容為連接在 第一電容（C1)的負極與第二電容（C2)的正極之間的第五電容（C5)以及連接在第一電容 (C1)的正極與第二電容（C2)的負極之間的第六電容（C6)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電源光伏逆變器，其特征在于：所述的第一變換器（Cvl)是 指標(biāo)準負電壓Buck變換器、軟開關(guān)模式負電壓Buck變換器或者負電壓雙向直流變換器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙電源光伏逆變器，其特征在于：所述的第二變換器（02)是 指標(biāo)準Buck變換器、軟開關(guān)模式Buck變換器或者雙向直流變換器。
8. -種雙電源光伏逆變器控制方法，其特征在于：設(shè)后級逆變電路的瞬時輸出電壓處 于最高的相是Η相，輸出電壓處于最低的相是L相，輸出電壓處于中間的相是Μ相，且Η相、 L相、Μ相是不斷輪換的； 控制方法至少含有如下步驟： 1) 通過測量輸出電壓得知即時電壓最高的一相是Η相，電壓最低的一相是L相，電壓 居中的一相是Μ相； 2) 確定三相輸出電流IH，Iy ΙΜ中的兩個為控制目標(biāo)并確定目標(biāo)值，如果控制目標(biāo)中沒 有電流IM，則依據(jù)IM = 算出電流IM的控制目標(biāo)值； 3) 根據(jù)輸出電流的測量值和目標(biāo)值確定輸出電流偏差； 4) 依據(jù)輸出電流偏差，調(diào)節(jié)后級三相逆變電路中Μ相開關(guān)管反復(fù)開關(guān)的導(dǎo)通占空比， 從而控制Μ相輸出電流ΙΜ ;Η相和L相的開關(guān)管不開關(guān)動作，Η相連接正供電線（Ρ)的開關(guān) 管始終導(dǎo)通，L相連接負供電線（Ν)的開關(guān)管始終導(dǎo)通，同時依據(jù)輸出電流偏差調(diào)節(jié)前級變 換電路的輸出功率以調(diào)節(jié)V PN，進而控制另一個控制目標(biāo)ΙΗ或L ;其中，表示Η相的輸出 電壓與L相的輸出電壓之差；IH，Iy ΙΜ分別表示Η相，L相，Μ相的輸出電流，均以流向負載 為正；VPN表示正供電線（Ρ)與負供電線（Ν)之間的電壓差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙電源光伏逆變器控制方法，其特征在于：若考慮到元器件 的非理想性，Η相的輸出電壓與L相的輸出電壓之差中還要加上Η相電流流過Η相開關(guān) 管和電感造成的電壓降，以及L相電流流過L相開關(guān)管和電感造成的電壓降。
【文檔編號】H02M7/42GK104104248SQ201410277941
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】張宇翔, 郭敏, 岳學(xué)東 申請人:鄭州大學(xué)