专利名称：一种四桥臂并网的逆变器及用其就地补偿零序电流的方法
技术领域：
本发明属于电力电子变流技术领域，具体涉及一种具有两个输出端口的四桥臂并网逆变器。
背景技术：
逆变器(inverter)是把直流电能转变成通常为正弦波或方波的交流电。通俗的讲，逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。根据逆变器是否和电网互联，逆变器分为离网逆变器和并网逆变器。随着分布式发电技术的发展，各种分布式能源大量接入电网，作为将分布式能源接入电网的核心设备一并网逆变器广泛被研究和使用，目前常用并网逆变器有三相三桥臂逆变器和单相H桥逆变器。若要将分布式能源直截接入三相四线制配电网，四桥臂逆变并网逆变器是最合 适的。因为三相四线制配电网中存在大量的不对称负载，使得电网中的电流不对称，特别是中性线上含有很大的零序电流，大大超过了电气设计标准，带来了严重的安全隐患，为了尽可能地减小中性线的电流，所以用四桥臂逆变器将分布式能源接入电网，同时补偿本地不对称负载产生的零序电流，以减小配电网中性线上的电流。中国专利200910135384. 7公布了一种基于三相四桥臂逆变器的光伏发电系统，探索了用四桥臂逆变器将太阳能接入配电网的问题，但是该专利仅提出了用四桥臂逆变器将太阳能接入配电网，没有探索用该四桥臂逆变器补偿配电网中性线的电流。并且该专利研究的四桥臂并网逆变器的第四桥臂(η桥臂)的中点通过电感Ln与电网中性线互联即第四桥臂上配置了电感；该专利的主电路仅有一个输出端口，且该输出端端口接与电网互联；该专利采用电感电流反馈控制，功能单一，仅仅是把太阳能接入电网，不能就地补偿本地负载电流。本专利提出的四桥臂并网逆变器有两个输出端口，采用网侧电流反馈控制方法控制四桥臂并网逆变器，四桥臂逆变器即能将分布式能源接入配电网，又能就地补偿负载电流。
发明内容
针对现有的四桥臂并网逆变器不能有效克服电网不对称电压的影响，尤其是无法简单有效地补偿电网中性线上的电流，本发明提出了一种可以就地补偿本地负载电流的四桥臂逆变器与采用其进行就地补偿零序电流的方法，具体为一种四桥臂并网的逆变器，所述四桥臂并网的逆变器包括三个相互并联的桥臂，即桥臂a、桥臂b和桥臂c ;所述桥臂a上串联有开关管SI和开关管S2，所述桥臂b上串联有开关管S3和开关管S4，所述桥臂c上串联有开关管S5和开关管S6，上述每个桥臂上的两个串联在一起的开关管之间的连接点分别为其所在桥臂的输出端，上述三个输出端依次串联有滤波电感La、滤波电感Lb和滤波电感Lc后与三相电网的电网A相线Ea、电网B相线Eb、电网C相线Ec相连接；在所述桥臂a、桥臂b和桥臂c的两端共同并联有中性桥臂n，所述中性桥臂η由相互串联的开关管S7和开关管S8组成，所述开关管S7和开关管S8之间的连接点构成中性桥臂η的输出端，中性桥臂η的输出端与三相电网的中性线En相连；所述的每个开关管均由一个绝缘栅晶体管(IGBT)和一个二极管组成；还包括有直流侧电容Cl，所述直流侧电容Cl并联于桥臂a、桥臂b和桥臂c的输入端;其中，所述四桥臂并网的逆变器上设有负载电阻Ra、负载电阻Rb和负载电阻Re ；所述滤波电感La、滤波电感Lb和滤波电感Lc的输出端分别与负载电阻Ra、负载电阻Rb和负载电阻Re的输入端相连接，所述负载电阻Ra、负载电阻Rb和负载电阻Re的输出端并联在一起后再与中性线En相连接。采用本发明所述的四桥臂并网的逆变器进行就地补偿零序电流的方法，按如下步骤进行I)每隔100微秒进行一次采样，即每100微秒为I个中断周期，得到并网电流、电网电压和逆变器直流侧电压；将采用本发明提供的所述的一种四桥臂并网逆变器连接在分布式电源与三相电网之间，测量电网电压ea、电网电压eb和电网电压Θ。，测量本发明装置输出端口 Q点处的并网电流iga、并网电流igb和并网电流ig。；测量直流侧电容Cl的电压值ud。；2)检测电网相位角Θ ；3)把电网电压ea、电网电压eb、电网电压e。、并网电流iga、并网电流igb和并网电流igc分别进行Park正变换，得到Park正变换后的正变电网电压ed、正变电网电压eq、正变电网电压e(l、正变并网电流igd、正变并网电流igq和正变并网电流Itlg ；其中，所述的电网电压和并网电流进行Park正变换分别如下，其中，公式中的Θ是第二步检测的电网相位角Θ ；
权利要求
1.一种四桥臂并网的逆变器，所述四桥臂并网的逆变器包括三个相互并联的桥臂，gp桥臂a、桥臂b和桥臂c ;所述桥臂a上串联有开关管SI和开关管S2，所述桥臂b上串联有开关管S3和开关管S4，所述桥臂c上串联有开关管S5和开关管S6，上述每个桥臂上的两个串联在一起的开关管之间的连接点分别为其所在桥臂的输出端，上述三个输出端依次串联有滤波电感La、滤波电感Lb和滤波电感Lc后与三相电网的电网A相线Ea、电网B相线Eb、电网C相线Ec相连接；在所述桥臂a、桥臂b和桥臂c的两端共同并联有中性桥臂n，所述中性桥臂n由相互串联的开关管S7和开关管S8组成，所述开关管S7和开关管S8之间的连接点构成中性桥臂n的输出端，中性桥臂n的输出端与三相电网的中性线En相连；所述的每个开关管均由一个绝缘栅晶体管和一个二极管组成； 还包括有直流侧电容Cl，所述直流侧电容Cl并联于桥臂a、桥臂b和桥臂c的输入端； 其特征在于所述四桥臂并网的逆变器上设有负载电阻Ra、负载电阻Rb和负载电阻Re ;所述滤波电感La、滤波电感Lb和滤波电感Lc的输出端分别与负载电阻Ra、负载电阻Rb和负载电阻Re的输入端相连接，所述负载电阻Ra、负载电阻Rb和负载电阻Re的输出端并联在一起后再与中性线En相连接。
2.如权利要求I所述的一种四桥臂并网的逆变器，其特征在于在靠近滤波电感La、滤波电感Lb、滤波电感Lc和中性桥臂n的输出端的一侧设有第一空气开关组KMl ;在靠近电网A相线Ea、电网B相线Eb、电网C相线Ec和中性线En的输入端的位置设有第二空气开关组KM2 ;在靠近负载电阻Ra、负载电阻Rb和负载电阻Re的输出端一侧设有第三空气开关组 KM3。
3.采用如权利要求I或2所述的四桥臂并网的逆变器进行就地补偿零序电流的方法，其特征在于按如下步骤进行 1)每隔100微秒进行一次采样，即每100微秒为I个中断周期，得到并网电流、电网电压和逆变器直流侧电压； 将采用本发明提供的所述的一种四桥臂并网逆变器连接在分布式电源与三相电网之间，测量电网电压ea、电网电压eb和电网电压e。，测量本发明装置输出端口 Q点处的并网电流iga、并网电流igx和并网电流ig。；测量直流侧电容Cl的电压值ud。； 2)检测电网相位角0； 3)把电网电压ea、电网电压eb、电网电压e。、并网电流iga、并网电流igb和并网电流ig。分别进行Park正变换，得到Park正变换后的正变电网电压ed、正变电网电压eq、正变电网电压、正变并网电流igd、正变并网电流igq和正变并网电流Itlg ； 其中，所述的电网电压和并网电流进行Park正变换分别如下，其中，公式中的0是第二步检测的电网相位角；
全文摘要
针对现有四桥臂并网逆变器及方法对负载电流变化引起的扰动没有抑制能力的难题，本发明提供一种四桥臂并网的逆变器，在其上设有负载电阻Ra、负载电阻Rb和负载电阻Rc；所述滤波电感La、滤波电感Lb和滤波电感Lc的输出端分别与负载电阻Ra、负载电阻Rb和负载电阻Rc的输入端相连接，所述负载电阻Ra、负载电阻Rb和负载电阻Rc的输出端并联在一起后再与中性线En相连接。本发明提供的抑制方法将本地负载电流包含在电流控制环内，利用电流环对负载电流变化引起的扰动进行及时、有效地抑制与补偿；本发明的有益效果是用本发明所述设备直接补偿中性线上的电流，设备简单、检测方法简洁、且测控精度高。
文档编号H02J3/38GK102983770SQ20121056715
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月24日 优先权日2012年12月24日
发明者张兴, 陈红兵, 李飞, 王付胜, 杨淑英, 谢震 申请人:合肥工业大学