一种抑制并网逆变器进网电流中直流分量的方法与流程

本发明涉及一种电压控制型并网逆变器，具体涉及一种虚拟电容抑制并网逆变器进网电流直流分量的方法。

背景技术：

在世界范围内开发利用可再生能源的热潮中，很多国家相继纷纷研发了光伏发电、风力发电等可再生能源并网发电系统。不仅如此，人们还对可再生能源并网发电的技术进行了大量的研究，并使得该技术得到了迅速的发展和应用。目前广泛应用于可再生能源回馈电网系统中的方案是；首先将可再生能源转化成电能的形式，然后将电能调节成满足正弦波脉宽调制全桥逆变器需要的直流电压，最后经全桥逆变器再将可再生能源回馈给交流电网。

在整个系统中最主要的环节就是逆变器，作为连接分布式源与公用电网接口装置的逆变器，在分布式发电系统中起着至关重要的作用。由于死区时间或采样误差等原因，逆变器会导致进网电流产生直流分量，虽然可用直接串联隔直电容的方法来解决，但此法要求电容能通过大电流，同时要求较高的耐压，这样的电容体积大，电路复杂，可靠性低，硬件成本高。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种抑制并网逆变器进网电流中直流分量的方法，该方法在数字芯片中利用数字控制的方法虚拟了隔直电容，可以完全消除并网电流中的直流分量。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种抑制并网逆变器进网电流中直流分量的方法，所述方法包括如下步骤：

1)采集主功率电路的输出电流，并将采集信号转化为数字反馈信号ilf向虚拟电容模块输出；

2)虚拟电容模块对数字反馈信号ilf进行运算，从电压参考信号vref中减去数字反馈信号ilf得到调制信号vr，将调制信号vr输出给dpwm模块；

3)dpwm模块对调制信号vr进行调制，形成占空比信号d，并通过该占空比信号d对主功率电路进行调节；

所述主功率电路为全桥逆变电路，其输出的电压及电流经lcl滤波后并入电网。

所述步骤1)虚拟电容模块包括：逻辑切换环节，比例环节，积分环节和限幅环节；

所述逻辑切换环节使系统在独立模式和并网模式间切换；所述限幅环节防止调节器饱和并增强系统的可靠性；

所述系统包括依次相连的a/d采样模块，虚拟电容模块和dpwm模块。

所述独立模式中虚拟电容模块采用限幅环节，以防止数字反馈信号ilf中存在的直流分量持续积分使调节器饱和。

所述步骤2)虚拟电容模块对数字反馈信号ilf进行比例运算和积分运算并虚拟隔直电容和电阻。

所述步骤3)占空比信号d与调制信号vr的幅值大小成正比。

所述步骤3)占空比信号d通过驱动模块控制主功率电路中开关管的通断，对主功率电路进行调节。

对所述主功率电路中的输出电流进行采样的传感器为电流霍尔传感器。

所述主功率电路中开关管为igbt模块。与最接近的现有技术相比，本发明 具有以下有益效果：

1、本发明不需要外加隔直电容和电阻，从而减小样机体积，提高功率密度，降低损耗，提高了系统可靠性；

2、可以根据系统性能要求合理选择电容电阻大小；

3、逻辑切换环节和限幅环节保证了电流中直流分量不会因为持续积分而导致调节器饱和；

4、实现简单，并且不会引入器件的寄生参数或其他形式的干扰。

附图说明

图1为全桥逆变器的电路图；

图2为全桥逆变器的控制框图；

图3为等效变换的全桥逆变器控制框图；

图4为简化的全桥逆变器控制框图；

图5为虚拟电容模块的控制框图；

图6为三相全桥并网逆变器的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示电路图，全桥逆变电路将直流电vdc转换并输出交流电，该交流电的经过l1，cf，l2的滤波电路输出交流电源vg，全桥逆变器将直流电转换为交流电，由于死区时间或采样误差等原因会导致进网的交流电中产生直流分量。抑制电流直流分量最基本的方法是在电路中串联一个隔直电容cv，串联电阻rv用来防止隔直电容cv和电感l1发生串联谐振。但串联的隔直电容要求能通过大 电流，同时要求较高的耐压，这样就会导致隔直电容的体积偏大，成本较高，可靠性差。如图2所示，串联隔直电容cv和电阻rv后的系统控制框图。图中，kpwm为调制波到桥臂中点电压的传递函数。将图2进行等效变换，将电感电流ilf的反馈加和点前移到调制波中，如图3所示。图3可简化为图4，其中kp＝rv/kpwm，ki＝1/(kpwmcv)。将电感电流ilf通过比例积分反馈到dpwm(digitalpulsewidthmodulation)调制器的输入端，即可达到如图1所示在硬件电路中串联实际隔直电容和电阻的效果。如图5所示，并网逆变器中虚拟电容模块包括逻辑切换环节和限幅环节。

如图6所示，为本发明的一个具体实例，三相全桥并网逆变器。

a/d采样模块，用于对主功率电路的电感电流进行采样，并转化为数字反馈信号ilf输出给虚拟电容模块；

虚拟电容模块，用于对所述数字反馈信号ilf进行运算,并在电压参考信号vref中减去其运算结果得到调制信号vr，将调制信号vr输出给dpwm模块；虚拟电容模块包括积分环节，比例环节，模式切换环节，限幅环节。

dpwm模块，用于对所述调制信号进行调制形成占空比信号d，并通过该占空比信号d控制主功率电路中开关管的通断；完成对主功率电路闭环的调节。

数字反馈信号ilf通过比例与积分运算加在电压参考信号vref中，实现对隔直电容和电阻的虚拟。

虚拟电容模块包括逻辑切换环节，与限幅环节。在独立模式中切除虚拟电容模块，并一直采用限幅环节，防止数字反馈信号ilf存在的直流分量持续积分使调节器饱和。

设定占空比信号d与调制信号vr的大小成正比。

其中数字处理器采用ti公司tms320f2812芯片，该芯片集成了a/d采样电路和dpwm电路，设定相应的功能寄存器和程序存储器，本发明各功能模块 即可实现。驱动模块采用m57962l芯片，主功率电路选择全桥逆变器，输出滤波器选择lcl滤波器，其参数如下：

●输入电压vdc＝800v；

●输出电压vo＝220vac；

●额定功率po＝10kw；

●开关频率fsw＝10khz；

●滤波电感l1＝3.2mh；

●滤波电感l2＝600μh；

●滤波电容cf＝10μf；

●电感电流采样传感器：电流霍尔la55-p

●主功率开关管：igbt模块cm100dy-24nf

●开关管驱动模块：m57962l；

采用本发明的虚拟电容方法与传统的直接串联隔直的方法相比，可以有效减小样机体积，提高功率密度，降低损耗，提高系统的可靠性。

需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。