本發(fā)明涉及三相并網(wǎng)逆變器的直流分量控制方法，尤其是采用電感電壓反饋的三相并網(wǎng)逆變器直流分量控制方法。

背景技術(shù)：

隨著新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，用戶對(duì)并網(wǎng)電源的供電可靠性要求也不斷提高。具有并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行功能三相逆變器，其電路如圖1所示，通常包括基于高頻開關(guān)的pwm(脈沖寬度調(diào)制)控制逆變器1、用于逆變并網(wǎng)連接運(yùn)行的濾波電感及其寄生電阻2和用于控制逆變器系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)3。三相并網(wǎng)逆變器的控制電路3包括鎖相環(huán)301、三相電流采樣電路模塊302、abc三相靜止坐標(biāo)系到dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換模塊303、d軸第一相加器304、q軸第一相加器305、電流環(huán)d軸控制器306、電流環(huán)q軸控制器307、dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到αβ兩相靜止坐標(biāo)系變換模塊308、pwm調(diào)制模塊309。

但是常規(guī)三相并網(wǎng)逆變器由于功率器件和驅(qū)動(dòng)電路的不一致性，會(huì)產(chǎn)生直流電流分量注入電網(wǎng)。同時(shí)電網(wǎng)電壓中的直流分量也會(huì)使得傳統(tǒng)并網(wǎng)逆變器接入電網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生直流電流分量注入電網(wǎng)。雖然常規(guī)并網(wǎng)逆變器的控制電路中含有并網(wǎng)電流的檢測(cè)控制環(huán)節(jié)，但是由于電流檢測(cè)環(huán)節(jié)的誤差，并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)對(duì)相對(duì)額定電流較小的直流電流分量抑制能力較差。并網(wǎng)逆變器注入電網(wǎng)中的直流電流分量會(huì)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生不良影響，比如會(huì)使得變壓器飽和，感性設(shè)備的勵(lì)磁工作點(diǎn)偏移等問題。雖然可以通過在逆變器和電網(wǎng)之間加入隔離變壓器，但是會(huì)使得電路體積增加，功耗大，同時(shí)增加系統(tǒng)的成本。

現(xiàn)有的直流分量抑制技術(shù)中有1.采用電路中加入隔直電容的方法，但是隔直電容的加入會(huì)增加逆變器系統(tǒng)的體積和損耗。2.采用電流檢測(cè)和反饋控制的方法，但是這種電流檢測(cè)方法對(duì)電流傳感器精度要求較高。傳統(tǒng)使用的電流傳感器及檢測(cè)電路的誤差會(huì)影響電流直流分量的控制精度。3.采用電壓檢測(cè)和反饋控制的方法，這類方法能通過差分放大器濾波并且通過放大器放大要檢測(cè)的微弱信號(hào)，可以提取出要控制的直流電流分量。但是對(duì)電網(wǎng)電壓中直流分量的抑制能力較弱。因此傳統(tǒng)的方法對(duì)電網(wǎng)電壓中有直流分量和并網(wǎng)逆變器功率器件、驅(qū)動(dòng)電路的不一致性產(chǎn)生的直流分量不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)有效抑制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種采用電感電壓反饋的三相并網(wǎng)逆變器的直流分量控制方法，以控制在電網(wǎng)電壓中有直流分量以及并網(wǎng)逆變器功率器件、驅(qū)動(dòng)電路的不一致性等因數(shù)同時(shí)存在時(shí)產(chǎn)生的并網(wǎng)電流直流分量。

本發(fā)明的采用電感電壓反饋的三相并網(wǎng)逆變器直流分量控制方法，如圖2，包括基于高頻開關(guān)的pwm(脈沖寬度調(diào)制)控制逆變器、用于逆變并網(wǎng)連接運(yùn)行的電感及其寄生電阻、用于控制逆變器系統(tǒng)基本功能的控制環(huán)節(jié)和用于控制直流分量的控制環(huán)節(jié)。

三相并網(wǎng)逆變器的基本功能控制電路包括鎖相環(huán)、三相電流采樣電路模塊、abc三相靜止坐標(biāo)系到dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換模塊、d軸第一相加器、q軸第一相加器、電流環(huán)d軸控制器、電流環(huán)q軸控制器、dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到αβ兩相靜止坐標(biāo)系變換模塊、pwm調(diào)制模塊、d軸第二相加器、q軸第二相加器。電流環(huán)d軸控制器輸出端連接d軸第二相加器的第一輸入端，電流環(huán)q軸控制器輸出端連接q軸第二相加器的第一輸入端，d軸第二相加器的輸出端及q軸第二相加器的輸出端均連接dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到αβ兩相靜止坐標(biāo)系變換模塊。

三相并網(wǎng)逆變器的直流電流分量控制電路包括第一相直流分量檢測(cè)模塊、第二相直流分量檢測(cè)模塊、第一相直流分量相加器、第二相直流分量相加器、第一相直流分量控制器、第二相直流分量控制器、相直流分量旋轉(zhuǎn)變換模塊、第三相直流分量相加器。其特征在于，第一相直流分量檢測(cè)模塊和第二相直流分量檢測(cè)模塊為電感電壓直流分量控制模塊電路的第一級(jí)電路，第一相直流分量檢測(cè)模塊的輸入端連接第一相濾波電感兩端a和a，第二相直流分量檢測(cè)模塊的輸入端連接第二相濾波電感兩端b和b。第一相直流分量檢測(cè)模塊的輸出端信號(hào)uad連接第一相直流分量相加器的第一個(gè)輸入端，第一相直流分量相加器的第二個(gè)輸入端為電感電壓直流分量基準(zhǔn)值(設(shè)定為零伏)，第一相直流分量相加器的輸出端信號(hào)連接第一相直流分量控制器的輸入端。第二相直流分量檢測(cè)模塊的輸出端信號(hào)ubd連接第二相直流分量相加器的第一個(gè)輸入端，第二相直流分量相加器的第二個(gè)輸入端為電感電壓直流分量基準(zhǔn)值(設(shè)定為零伏)，第二相直流分量相加器的輸出端信號(hào)連接第二相直流分量控制器的輸入端。第一相直流分量控制器和第二相直流分量控制器的輸出端連接相直流分量旋轉(zhuǎn)變換模塊，第一相直流分量控制器和第二相直流分量控制器的輸出端同時(shí)連接第三相直流分量相加器，第三相直流分量相加器的輸出端連接相直流分量旋轉(zhuǎn)變換模塊，相直流分量旋轉(zhuǎn)變換模塊d軸輸出端udd連接到d軸第二相加器的第二輸入端，相直流分量旋轉(zhuǎn)變換模塊的q軸輸出端udq連接到q軸第二相加器的第二輸入端。通過閉環(huán)反饋控制濾波電感兩端電壓的直流分量為零，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制三相并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)電流中的直流分量為零的目的。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，僅通過對(duì)三相并網(wǎng)逆變器輸出濾波電感兩端電壓信號(hào)的任意兩相進(jìn)行差分采樣，濾除高頻和基波分量，放大微弱的直流分量后獲得實(shí)際輸出濾波電感電壓中的直流分量。通過控制兩路輸出濾波電感電壓中的直流分量為零，進(jìn)而達(dá)到控制三相并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)電流中直流分量為零的目的。

附圖說明

圖1是已有技術(shù)的三相逆變器并網(wǎng)發(fā)電原理圖。

圖2是本發(fā)明構(gòu)成的采用電感電壓反饋的三相并網(wǎng)逆變器直流分量控制方法的三相逆變器并網(wǎng)發(fā)電原理圖。

具體實(shí)施方式

圖2所示是采用本發(fā)明方法的三相并網(wǎng)逆變器電路，包括基于高頻開關(guān)的pwm(脈沖寬度調(diào)制)控制逆變器1、用于逆變并網(wǎng)連接運(yùn)行的濾波電感及其寄生電阻2、用于控制逆變器系統(tǒng)基本功能的控制環(huán)節(jié)3和用于控制直流分量的控制環(huán)節(jié)5。

其中三相并網(wǎng)逆變器的基本功能控制電路3包括鎖相環(huán)301、三相電流采樣電路模塊302、abc三相靜止坐標(biāo)系到dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系變換模塊303、d軸第一相加器304、q軸第一相加器305、電流環(huán)d軸控制器306、電流環(huán)q軸控制器307、dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到αβ兩相靜止坐標(biāo)系變換模塊308、pwm調(diào)制模塊309、d軸第二相加器310、q軸第二相加器311，電流環(huán)d軸控制器306輸出端連接d軸第二相加器310的第一輸入端，電流環(huán)q軸控制器307輸出端連接q軸第二相加器311的第一輸入端，d軸第二相加器310的輸出端及q軸第二相加器311的輸出端均連接dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到αβ兩相靜止坐標(biāo)系變換模塊308。

三相并網(wǎng)逆變器的電感電壓直流分量控制電路5包括第一相直流分量檢測(cè)模塊501、第二相直流分量檢測(cè)模塊502、第一相直流分量相加器503、第二相直流分量相加器504、第一相直流分量控制器505、第二相直流分量控制器506、相直流分量旋轉(zhuǎn)變換模塊507、第三相直流分量相加器508。其特征在于，第一相直流分量檢測(cè)模塊501和第二相直流分量檢測(cè)模塊502為電感電壓直流分量控制模塊電路5的第一級(jí)電路，第一相直流分量檢測(cè)模塊501的輸入端連接第一相濾波電感兩端a和a，第二相直流分量檢測(cè)模塊502的輸入端連接第二相濾波電感兩端b和b。第一相直流分量檢測(cè)模塊501的輸出端信號(hào)uad連接第一相直流分量相加器503的第一個(gè)輸入端，第一相直流分量相加器503的第二個(gè)輸入端為電感電壓直流分量基準(zhǔn)值(設(shè)定為零伏)，第一相直流分量相加器的輸出端信號(hào)連接第一相直流分量控制器505的輸入端。第二相直流分量檢測(cè)模塊502的輸出端信號(hào)ubd連接第二相直流分量相加器504的第一個(gè)輸入端，第二相直流分量相加器504的第二個(gè)輸入端為電感電壓直流分量基準(zhǔn)值(設(shè)定為零伏)，第二相直流分量相加器504的輸出端信號(hào)連接第二相直流分量控制器506的輸入端。第一相直流分量控制器505和第二相直流分量控制器506的輸出端連接相直流分量旋轉(zhuǎn)變換模塊507，第一相直流分量控制器505和第二相直流分量控制器506的輸出端同時(shí)連接第三相直流分量相加器508，第三相直流分量相加器508的輸出端連接直流分量旋轉(zhuǎn)變換模塊507，直流分量旋轉(zhuǎn)變換模塊507的d軸輸出端udd連接到d軸第二相加器310的第二輸入端，直流分量旋轉(zhuǎn)變換模塊507的q軸輸出端udq連接到q軸第二相加器311的第二輸入端。通過閉環(huán)反饋控制實(shí)際濾波電感兩端電壓的直流分量為零，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制三相并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)電流中的直流分量為零的目的。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想：在傳統(tǒng)的三相并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng)中加入一個(gè)電感電壓直流分量控制電路，通過對(duì)三相并網(wǎng)逆變器實(shí)際輸出濾波電感電壓中的直流分量的采樣，濾除高頻分量和基波分量，放大獲得三相并網(wǎng)逆變器輸出濾波電感電壓中的直流分量。根據(jù)實(shí)際電感中包含電感和寄生電阻，而理想電感電壓平均值為零的原理，實(shí)際檢測(cè)出的電感電壓的直流分量與流過電感中寄生電阻電流的直流分量成正比，即檢測(cè)出的實(shí)際電感電壓的直流分量能體現(xiàn)注入電網(wǎng)中的相直流分量的大小。通過把檢測(cè)獲得的任意兩相實(shí)際電感兩端電壓的直流分量作為直流分量的反饋值，和電感電壓直流分量基準(zhǔn)值相比較后得到其中兩相電感電壓直流分量的偏差值，將兩相電感電壓直流分量的偏差值分別經(jīng)過各自的相直流分量控制器調(diào)節(jié)后得到兩相的直流分量的調(diào)整值。對(duì)所述兩相直流分量調(diào)整值與這兩相直流分量調(diào)整值之和的負(fù)數(shù)作為三相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換模塊的三路輸入信號(hào)。這三路信號(hào)通過三相靜止到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換獲得所述電感電壓直流分量在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系dq軸中的控制量。根據(jù)所述電感電壓直流分量在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上dq軸的兩個(gè)控制量，加載到并網(wǎng)逆變器控制電路模塊的電流環(huán)dq控制器輸出端進(jìn)行閉環(huán)負(fù)反饋控制來消除電感電壓中的直流分量，進(jìn)而達(dá)到控制注入電網(wǎng)中的并網(wǎng)電流直流分量的目的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，不但能夠控制原系統(tǒng)中由于功率器件、驅(qū)動(dòng)電路的不一致性等因數(shù)產(chǎn)生的并網(wǎng)電流直流分量，而且能夠同時(shí)控制電網(wǎng)電壓中的直流分量產(chǎn)生的電流直流分量。