专利名称：一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法
技术领域：
本发明涉及一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法， 属于新能源发电控制系统的技术领域。
背景技术：
微型光伏并网逆变器在每块光伏组件背面安装一个集成各种保护及控制功能的微型逆变器，由微型逆变器将电能变换成交流电后直接并入电网，若干相同模块与电网并 联构成光伏并网发电系统。相比于传统的集中式光伏并网发电系统，微型光伏并网逆变器 每个模块进行最大功率点跟踪，可以降低组件不匹配或局部阴影造成的功率损耗，提高系 统的效率。许多用于微型光伏并网逆变器的拓扑及其相应的控制策略被报道，其中反激逆变 器仅需三个开关器件，结构简单，成本低廉，优于其他拓扑结构(如图2所示)。目前反激 逆变器应用于微型光伏并网系统时，为了能够提高系统效率，通常使反激逆变器工作在准 谐振模式，即当反激电路原边MOS管的漏极和源极的电压Uds谐振到零或最低点时开通MOS 管，这样储存在MOS管中的漏感能量“流回”输入电容，同时MOS管可以工作在零电压开通 (Zero Voltage Switching, ZVS)状态下，开关损耗大幅减小，系统效率显著提高。但是，准 谐振模式的缺点是当电网电压在过零点附近时，MOS管开关频率将非常高，这将导致开关损 耗大幅上升，影响系统整体效率，因此在电网过零点附近不宜采用准谐振控制方法。
发明内容
本发明涉及一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法， 在反激式微型逆变器中，为了避免电网过零点附近准谐振模式出现过高的开关频率，本发 明采用脉冲频率调制模式，即保持MOS管的开通时间T。n固定，通过调节开关频率Ts，确保逆 变器输出正弦电流的前提下，降低开关频率；在电网电压较高时，仍然使用准谐振模式控制 反激变压器，使反激变压器的原边MOS管工作在ZVS状态，以降低系统损耗。根据上诉的发明构思，本发明采用下述技术方案；一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法，其控制步骤 如下(1)锁相环跟踪得到电网角度θ，采样电网电压幅值，当电网电压幅值高于设定 的阈值电压Usrt时，执行步骤(2)；否则执行步骤(3)；(2)运行准谐振模式控制，判断本周期是否为准谐振模式的最后一个开关周期，如 果是则记录最后一个开关周期的导通时间T。。nst、开关周期T' 3和当前电网角度Θ'，计算 占空比d' = Tconst/T' s;否则返回步骤(1);(3)反激电路进入脉冲频率调制模式控制，计算脉冲频率调制模式时开关周期(控制导通时间T。n = T。。nst，开关周期为Ts。上述的一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法，所述 的步骤(1)中阈值电压Usrt是预先设定的一个电压，可以根据实验选择一个效率最佳的电 压值uset。设电网电压峰值为Um，则当电网角度在[α，Ji-α]禾口 [JT + α，2π-α]范围内 时，电网电压高于Usrt ；当电网角度在[_α，α]和，π + α]范围内时电网电压低于 Uset,其中 α = arcsin(Uset/Um) 上述的一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法，所述 的步骤(1)中准谐振模式控制的方法是当开关管关断后，反激变压器磁芯中的能量通过 副边绕组向电网释放，当副边电感的电流为零时，原边电感Lp和MOS管寄生电容C；开始谐 振，由于谐振的作用Uds的波形出现震荡，在Uds的电压谐振至最低点的时刻开通MOS管可以 实现ZVS，降低MOS管的开通损耗。上述的一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法，所述 的步骤(3)中进行模式变换时，为了保证并网电流不会突变，应保持脉冲频率调制的开通 时间和开关周期和准谐振模式的最后一个开关周期一致；为了保证准谐振模式时的并网电
流为正弦，保持开通时间T。n不变，调节开关周期
权利要求
1.一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法，其特征在于控 制步骤如下(1)锁相环跟踪得到电网角度θ，采样电网电压幅值，当电网电压幅值高于设定的阈 值电压Usrt时，执行步骤(2)；否则执行步骤(3)；(2)运行准谐振模式控制，判断本周期是否为准谐振模式的最后一个开关周期，如果是 则记录最后一个开关周期的导通时间T。。nst、开关周期T' 3和当前电网角度Θ'，计算占空 比d' = Tconst/T' s;否则返回步骤(1);(3)反激电路进入脉冲频率调制模式控制，计算脉冲频率调制模式时开关周期忍二控制导通时间T。n = T。。nst，开关周期为Ts。 sintf
2.根据权利要求1所述的一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器 控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)中阈值电压^rt是预先设定的一个电压，可以根据 实验选择一个效率最佳的电压值Usrt。设电网电压峰值为Um，则当电网角度在[α，π - α ]禾口 [ji + α，23 -α ]范围内时，电网电压高于Usrt ；当电网角度在[_ a，a ]禾口 [ ji - a，Ji + a ] 范围内时电网电压低于Usrt，其中a = arCSin(Usrt/Um)。
3.根据权利要求1所述的一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器 控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)中准谐振模式控制的方法是当开关管关断后，反 激变压器磁芯中的能量通过副边绕组向电网释放，当副边电感的电流为零时，原边电感Lp 和MOS管寄生电容C；开始谐振，由于谐振的作用Uds的波形出现震荡，在Uds的电压谐振至 最低点的时刻开通MOS管可以实现ZVS，降低MOS管的开通损耗。
4.根据权利要求1所述的一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器 控制方法，其特征在于，所述的步骤(3)中进行模式变换时，为了保证并网电流不会突变， 应保持脉冲频率调制的开通时间和开关周期和准谐振模式的最后一个开关周期一致；为了保证准谐振模式时的并网电流为正弦，保持开通时间T。n不变，调节开关周期7； = smffJs ；sin汐当电网电压非常低时，例如在过零处的300us范围内，应封锁原边MOS管的驱动，降低过零 处并网电流波形畸变。
全文摘要
本发明涉及一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法，在反激式微型逆变器中，为了避免准谐振控制模式出现过高的开关频率，在电网电压过零点附近采用脉冲频率调制模式控制，即保持MOS管的开通时间Ton固定，通过调节开关频率Ts，保证并网电流为正弦波；当电网电压较高时，仍然使用准谐振模式控制反激变压器，使反激变压器的原边MOS管工作在ZVS状态，以降低系统损耗。
文档编号H02M7/537GK102136810SQ20101027594
公开日2011年7月27日 申请日期2010年9月8日 优先权日2010年9月8日
发明者吴春华, 杨宇, 黄建明 申请人:上海岩芯电子科技有限公司