对高频隔离dc/ac逆变器电路的控制方法和电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力技术和控制技术领域，尤其涉及一种对高频隔离DC/AC逆变器电路的控制方法和电路。
【背景技术】
[0002]随着环境和能源问题在全球范围内成为焦点，光伏发电已成为发展前景最为广阔的发电技术之一，相比于化石能源、风能、核能、生物质能的发电技术，光伏发电在实际应用中有以下优势:无污染、可再生、普遍性、机动灵活、分布式电力系统、维护管理费用少等等。光伏并网逆变器是光伏发电系统中能量的转换和控制核心，根据电气隔离形式分为:非电气隔离型和隔离型。由于非电气隔离型光伏逆变器电路中存在共模电流，在增加系统损耗的同时，还会影响逆变器的正常工作，并向电网注入大量谐波，带来安全问题。
[0003]为解决共模电流的问题，常用的有两种方法。一种是在非隔离型逆变器的电路结构上进行改进，另一种是采用隔离型逆变器。前者通过增加辅助开关管改进非隔离型逆变器的电路结构，降低共模电压的大小，从而降低共模电流的大小，虽然该方法可以实现高效、高质量的并网，但是由于存在的安全问题和输入、输出侧的电压匹配问题，其应用还是受到一定的限制。
[0004]出于以上考虑，越来越多的应用场合要求光伏逆变器实现电气隔离。隔离型光伏逆变器中引入变压器，来实现光伏电池与电网的电气隔离。隔离型光伏逆变器有效地提高了光伏侧的电气安全性，消除了光伏并网系统中的共模电流问题。根据变压器的不同工作频率，隔离型光伏逆变器可以分为:工频隔离型和高频隔离型。然而，工频变压器具有重量重，体积大等缺点；另外，工频变压器也给逆变器产生了较大的损耗，增加了发电系统的成本和运输、安装的难度。随着技术的发展，高频链逆变技术采用高频变压器替代工频变压器进行隔离，显著提高了逆变器系统的功率密度，减小了体积和重量。随着高频链技术和器件发展，高频隔离型逆变器的效率也在不断提高。
[0005]在高频隔离型光伏并网逆变器中，目前常用的控制策略主要有三种。第一种控制策略为:前级高频逆变器采用Pmi调制，将输入直流电压变换为高频等脉宽的交流脉冲电压，经高频变压器隔离以及高频整流和电容滤波后，产生稳定的直流电压，再由后级并网逆变器经高频SPWM控制产生工频交流电压实现并网。该控制策略前后两级逆变器独立控制，结构相对简单，但也导致电路中所有开关管均工作在高频状态，开关损耗较大，不适合对效率要求较高的应用场合。
[0006]第二种控制策略为前级采用调制SPWPM控制方式，后级采用带有中间直流环节的高频整流和工频逆变形式。具体表现为:前级高频逆变器在实现高频逆变的同时完成正弦调制功能，将直流电压直接变换为高频调制SPWPM电压脉冲，经高频变压器隔离传输到后级整流环节，经高频整流及电容滤波后，将高频调制SPWPM电压脉冲翻转为并网正弦半波，后级逆变器采用过零点切换的工频开关形式，产生并网所需交流电压。这种控制方法经过直流(DC)-高频交流(HFAC)-直流(DC)-工频交流(LFAC)，由于后级存在中间直流环节，开关管数量多，开关损耗大。同时后级逆变器开关管工作在工频模式，能有效减小开关损耗，但是工频切换存在交流电流过零点畸变问题。
[0007]第三种控制策略前级采用调制SPWPM控制方式，后级采用高频工作模式。具体表现为:前级高频逆变器在实现高频逆变的同时完成正弦调制功能，将直流电压直接变换为高频调制SPWPM电压脉冲，经高频变压器隔离后传输到后级，之后采用周波变换器将高频交流直接变换成低频交流电压，实现并网控制。该控制方法只经过DC-HFAC-LFAC两级变换，有助于提高系统效率。后级开关管工作在高频模式，并且采用双向开关，在并网电流过零点能平滑切换，可以实现功率双向流动，但是存在漏感电流断续、开关管耐压高、开关损耗大等问题。
[0008]综上所述，在现有高频隔离光伏并网逆变器控制策略中，存在变换级数多、开关管数量较多、开关损耗大、系统效率较低，以及电流过零点畸变、并网电流谐波较大等问题，限制了高频隔离型并网逆变器在光伏发电领域中的应用范围。
【发明内容】
[0009]本发明的实施例提供了一种对高频隔离DC/AC逆变器电路的控制方法和电路，能有效减小开关损耗、提尚系统效率。
[0010]为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
[0011 ] 一种对高频隔离DC/AC逆变器电路的控制方法，包括:
[0012]对高频链逆变电路采用正弦波脉宽脉位调制SPWPM控制方式，将所述高频链逆变电路输入的直流电压变换为调制SPWPM高频交流电压脉冲；
[0013]对所述交错并联交流变换电路采用高频和工频混合脉冲控制方式，将所述高频交流电压脉冲变换成低频正弦电压。
[0014]一种高频隔离DC/AC逆变器电路，包括:
[0015]前级的高频链逆变电路、高频隔离变压器1\、交错并联交流变换电路、漏感Lk;
[0016]所述高频链逆变电路用于，将输入的直流电压Ud变换为高频交流电压脉冲；
[0017]所述高频隔离变压器用于，将所述高频交流电压脉冲传输到副边的所述交错并联交流变换电路；
[0018]所述交错并联交流变换电路用于，将所述高频隔离变压器传输的所述高频交流电压脉冲变换为工频交流电压U。；
[0019 ]所述高频链逆变电路的第一输入端连接输入的直流电压Ud;所述高频链逆变电路的第二输入端连接地；
[0020]所述高频隔离变压器T1包括:原边绕组和副边绕组；
[0021]所述原边绕组的第一端子连接所述高频链逆变电路的第一输出端;所述原边绕组的第二端子连接所述高频链逆变电路的第二输出端；
[0022]所述副边绕组的第三端子经漏感Lk连接所述交错并联交流变换电路的第一输入端;所述副边绕组的第四端子连接所述交错并联交流变换电路的第二输入端；
[0023 ]所述交错并联交流变换电路的第一输出端输出交流电压Uo ;所述交错并联交流变换电路的第二输出端接地。
[0024]一种高频隔离DC/AC逆变器电路，包括:
[0025]前级的高频链逆变电路、高频隔离变压器T1、后级的交错并联交流变换电路、漏感Lk；
[0026]所述高频链逆变电路用于，将输入的直流电压Ud变换为高频交流电压脉冲；
[0027]所述高频隔离变压器用于，将所述高频交流电压脉冲传输到所述交错并联电路；
[0028]所述交错并联交流变换电路用于，将所述高频隔离变压器传输的所述高频交流电压脉冲变换为工频交流电压U。；
[0029 ]所述高频链逆变电路的第一输入端连接输入的直流电压Ud;所述高频链逆变电路的第二输入端连接地；
[0030]所述高频隔离变压器T1包括:原边绕组和副边绕组；
[0031]所述原边绕组的第一端子经所述漏感Lk连接所述高频链逆变电路的第一输出端；所述原边绕组的第二端子连接所述高频链逆变电路的第二输出端；
[0032]所述副边绕组的第三端子连接所述交错并联交流变换电路的第一输入端;所述副边绕组的第四端子连接所述交错并联交流变换电路的第二输入端；
[0033]所述交错并联交流变换电路的第一输出端输出交流电压U。;所述交错并联交流变换电路的第二输出端接地。
[0034]由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例中，采用混合型调制SPWPM控制策略，在高频链逆变电路中采用调制SPWPM控制，在后级倍流电路中采用高频和工频混合脉冲控制，将高频交流直接变换成工频交流。本发明将直流电源经高频逆变、隔离后输出低频交流，实现光伏逆变器并网电流控制，有助于拓展高频隔离型并网逆变器在光伏发电领域中的应用范围。
[0035]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0036]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本发明一种基于高频隔离光伏并网逆变器混合型调制SPWPM控制方法的主电路图；
[0038]图2为本发明一种基于高频隔离光伏并网逆变器混合型调制SPWPM控制方法的原理图；
[0039]图3为本发明一种高频隔离光伏并网逆变器混合型调制SPWPM控制方法在图2区间
II中工频模式下的驱动脉冲信号图；
[0040]图4_(a)为本发明一种高频隔离光伏并网逆变器混合型调制SPWPM控制方法在图2区间II中工频模式下工作模