一种三相四桥臂并网逆变器的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于一种并网逆变器的控制方法，特别是一种三相四桥臂并网逆变器的控 制方法。
【背景技术】
[0002] 能源问题一直是制约一个人类社会发展的重要因素，社会的每一次重大进步，都 离不开能源的改进和更替。2012年6月，著名的美国经济学家杰里米?里夫金提出，世界即 将步入"后碳"时代，以互联网技术和可再生能源相结合为特征的第三次工业革命将是人类 可持续发展、避免灾难性气候变化的希望。我国正在从战略上调整目前的能源结构，大力研 宄开发清洁可再生能源技术，包括风能、太阳能、氢能等能源的开发与应用。在国家政策的 大力引导下，风能、太阳能的开发与利用得到了迅猛的发展。2013年2月，国家电网公司发 布《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》，明确指出家庭用户不但能用风能、太阳能 等新能源发电装置给自己供电，还可以将用不完的电卖给电网。
[0003] 新能源发电技术的高速发展促使分布式发电技术也突飞猛进，分布式发电系统的 建立促使了新型电网的建设，提升了传统电网的稳定性与可靠性。三相并网逆变器是分布 式发电系统的核心部件，对其进行研宄具有重要意义。
[0004] 目前的三相并网逆变器控制方法比较复杂，都涉及空间矢量变换，计算量大，对硬 件要求高，而且三相并网逆变器只能用于三相并网逆变，不能用于单相和两相并网逆变，通 用性差。
[0005] 因此，有必要提供一种计算量小，可实现性强，并能实现单相、两相、三相并网的并 网逆变控制方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种实现简单，计算量小，并且可以在一台逆变器中实现三 相、两相和单相并网逆变的三相四桥臂并网逆变器的控制方法，以克服现有技术的不足。。
[0007] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0008] -种三相四桥臂并网逆变器的控制方法，所述并网逆变器包括功率变换电路、滤 波电路以及控制器，所述功率变换电路包括并联连接的A桥臂、B桥臂、C桥臂及N桥臂，每 个桥臂由上桥臂IGBT及下桥臂IGBT串联组成，所述并网逆变器的控制方法是：所述控制 器实时采集逆变器三相输出电流瞬时值、电网三相电压值及频率和相位，根据功率需求计 算逆变器每相期望电流有效值，并设定瞬时值为与对应电网电压同频同相的正弦信号，所 述控制器在每个控制周期将A、B、C三相期望的瞬时电流与检测到的实际电流相减，形成偏 差，所述控制器中的PI控制器根据偏差计算控制量，归一化处理后得到A、B、C三相控制量， 经所述控制器中的比较器找到最小的控制量，并将相应的桥臂设为参考桥臂，断开参考桥 臂的上桥臂IGBT，开通参考桥臂的下桥臂IGBT，其它桥臂的控制占空比转换为与该桥臂的 控制量差值，N桥臂的控制占空比为参考桥臂控制量的相反数，实现解耦控制。
[0009] 在本发明的一个实施例中，设定A、B、C三相中任意两相的期望输出电流为零，实 现单相并网逆变的方法是：将期望输出电流为零的相对应的归一化控制量设为零，禁止对 应桥臂的上桥臂IGBT及下桥臂IGBT开通。针对期望电流不为零的相，计算期望实时电流与 实际电流的偏差，所述PI控制器根据偏差计算控制量，归一化处理后得到该相控制量。所 述比较器将该相控制量与零相比，如小于零，则设该相对应的桥臂为参考桥臂，将该控制量 取相反数即为N桥臂的控制占空比；如大于零，则将N桥臂设为参考桥臂，该控制量即为对 应桥臂的控制占空比。当一桥臂设为参考桥臂时，关断其上桥臂IGBT，开通其下桥臂IGBT。
[0010] 在本发明的另一实施例中，设定A、B、C三相中任意一相的期望输出电流为零，实 现两相并网逆变的方法是：将期望输出电流为零的相对应的归一化控制量设为零，禁止对 应桥臂的上桥臂IGBT及下桥臂IGBT开通。针对期望电流不为零的相，计算期望实时电流 与实际电流的偏差，所述PI控制器根据偏差计算控制量，归一化处理后得到控制量。所述 比较器在计算出的两个控制量及零之间找出最小值，将最小控制量对应的桥臂设为参考桥 臂，如最小值为零，则设N桥臂为参考桥臂。其它桥臂的控制占空比转换为与该桥臂控制 量与参考桥臂控制量的差。当一桥臂设为参考桥臂时，关断其上桥臂IGBT，开通其下桥臂 IGBT〇
[0011] 与现有技术相比，本发明实现简单，计算量小，对硬件要求低，并且可以在一台逆 变器中实现三相、两相和单相并网逆变。
[0012] 通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明 的实施例。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的原理框图。
[0014] 图2为本发明的三相电网电压示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例进一步描述本发明，附图中类似的元件标号代表类似的元 件。
[0016] 如图1所示，本发明所述的并网逆变器包括功率变换电路、滤波电路、控制器，所 述的并网逆变器控制用于连接负载和电网的负载继电器及并网继电器。
[0017] 所述功率变换电路包括并联连接的A桥臂、B桥臂、C桥臂及N桥臂，每个桥臂均上 桥臂IGBT及下桥臂IGBT串联组成。所述功率变换电路输出接所述滤波电路，经所述负载 继电器、并网继电器接入电网。
[0018] 所述控制器实时采集逆变器三相输出电流瞬时值、电网三相电压值及频率和相 位，根据功率需求计算逆变器每相期望电流有效值，并设定瞬时值为与对应电网电压同频 同相的正弦信号。期望的逆变器每相输出有效值为：
【主权项】
1. 一种三相四桥臂并网逆变器的控制方法，所述并网逆变器包括功率变换电路、滤波 电路以及控制器，所述功率变换电路包括并联连接的A桥臂、B桥臂、C桥臂及N桥臂，每个 桥臂由上桥臂IGBT及下桥臂IGBT串联组成，其特征在于，所述逆变器的控制方法是： 所述控制器实时采集逆变器三相输出电流瞬时值、电网三相电压值及频率和相位，根 据功率需求计算逆变器每相期望电流有效值，并设定瞬时值为与对应电网电压同频同相的 正弦信号；所述控制器在每个控制周期将A、B、C三相期望的瞬时电流与检测到的实际电流 相减，形成偏差，所述控制器中的PI控制器根据偏差计算控制量，归一化处理后得到A、B、C 三相控制量，经所述控制器中的比较器找到最小的控制量，并将相应的桥臂设为参考桥臂， 断开参考桥臂的上桥臂IGBT，开通参考桥臂的下桥臂IGBT，其它桥臂的控制占空比转换为 与该桥臂的控制量差值，N桥臂的控制占空比为参考桥臂控制量的相反数，实现解耦控制。
2. 如权利要求1所述的三相四桥臂并网逆变器的控制方法，其特征在于，设定A、B、C 三相中任意两相的期望输出电流为零，实现单相并网逆变，具体方法是： 将期望输出电流为零的相对应的归一化控制量设为零，禁止对应桥臂的上桥臂IGBT 及下桥臂IGBT开通，针对期望电流不为零的相，计算期望实时电流与实际电流的偏差，所 述PI控制器根据偏差计算控制量，归一化处理后得到该相控制量，所述比较器将该相控制 量与零相比，如小于零，则设该相对应的桥臂为参考桥臂，将该控制量取相反数即为N桥臂 的控制占空比；如大于零，则将N桥臂设为参考桥臂，该控制量即为对应桥臂的控制占空 比；当一桥臂设为参考桥臂时，关断其上桥臂IGBT，开通其下桥臂IGBT。
3. 如权利要求1所述的三相四桥臂并网逆变器的控制方法，其特征在于，设定A、B、C 三相中任意一相的期望输出电流为零，实现两相并网逆变，具体方法是： 将期望输出电流为零的相对应的归一化控制量设为零，禁止对应桥臂的上桥臂IGBT 及下桥臂IGBT开通，针对期望电流不为零的相，计算期望实时电流与实际电流的偏差，所 述PI控制器根据偏差计算控制量，归一化处理后得到控制量，所述比较器在计算出的两个 控制量及零之间找出最小值，将最小控制量对应的桥臂设为参考桥臂，如最小值为零，则设 N桥臂为参考桥臂，其它桥臂的控制占空比转换为与该桥臂控制量与参考桥臂控制量的差， 当一桥臂设为参考桥臂时，关断其上桥臂IGBT，开通其下桥臂IGBT。
【专利摘要】本发明涉及一种三相四桥臂并网逆变器的控制方法，所述并网逆变器包括功率变换电路和控制器。功率变换电路由并联的四个桥臂组成，所述控制器实时采集逆变器输出三相电流瞬时值、电压值及频率和相位，计算逆变器每相期望电流有效值，并设定瞬时值为与对应电网电压同频同相的正弦信号。控制器在每个控制周期将期望的瞬时电流与检测到的实际电流相减，形成偏差，PI控制器根据偏差计算控制量，归一化处理后得到三相控制量，经比较器找到最小的控制量，并将相应的桥臂设为参考桥臂，其它桥臂的控制占空比转换为与该桥臂的控制量差值。本发明既能实现了三相并网，也具备单相和两相并网功能。
【IPC分类】H02M7-5387, H02J3-38
【公开号】CN104578878
【申请号】CN201410837108
【发明人】陈启宏, 王吉彪, 全书海, 张立炎, 谢长君, 黄亮, 石英
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日