非隔离交流旁路型单相并网逆变器的优化调制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种非隔离交流旁路型单相并网逆变器的优化调制方法及系统，所述方法包括：获取电网电压的相角ωt；获取逆变器输出电压相角ωt+β；根据功率因数角α和逆变器输出电压相对电网电压的相角β，对逆变器输出电压需要插入死区的区间进行判断，并在逆变器输出功率为负的区间内，在旁路续流开关和主开关之间插入死区。本发明专利技术提供的非隔离交流旁路型单相并网逆变器的优化调制方法，能够解决现有调制方法因忽略电感电压引起的过零点畸变问题以及由于插入死区引起的反向充电问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种非隔离交流旁路型单相并网逆变器的优化调制方法及系统。
技术介绍
太阳能发电是能源有效利用的重要手段之一。为了实现光伏系统并网运行，需要通过电力电子装置进行功率变换。其中，逆变器作为光伏系统和电网之间的接口，起着至关重要的作用。非隔离型光伏并网逆变器拥有效率高、体积小、重量轻和成本低等优势。但由于电池板对地寄生电容的存在，使得并网逆变器开关器件的开关动作可能产生高频时变电压作用在寄生电容之上，由此诱发的漏电流可能超出允许范围。高频漏电流的产生会带来传导和辐射干扰、进网电流谐波及损耗的增加，甚至危及设备和人员安全。尽管双极性调制可以保持共模电压恒定，但存在电感电流波动大、效率低的问题，实际中一般使用单极性调制策略。传统的单极性调制策略忽略了电网电压对逆变器输出电压相位的影响，认为电网电压和逆变器输出电压相位相同。通过逆变器的建模分析可知，由于电感的存在，理想的逆变器输出电压超前于电网电压。对电感电压的忽略，导致在电网电压存在过零点畸变。非隔离交流旁路型单相并网逆变器拓扑是应用于光伏并网的一种重要拓扑类型，其特点在于通过在逆变器输出侧加入一个双向的续流开关来保证逆变器共模电压的恒定，有些拓扑类型还加入了钳位开关，以实现更好漏电流抑制效果。目前应用于非隔离交流旁路型单相并网逆变器拓扑的调制策略主要分为两种，第一种，交流旁路续流开关采用工频切换的模式，不需要插入死区，但是存在逆变器无法不具备无功输出能力的问题，以下简称调制策略一；第二种，交流旁路续流开关采用插死区与主开关互补的工作模式，使逆变器具备无功输出能力，以下简称调制策略二。调制策略二在整个周期插入死区，带来了在死区时间会对逆变器直流侧反向充电的问题，使系统存在回流功率；同时导致差模电压恶化，失去单极性特性；反向充电的暂态过程会导致旁路开关全部关闭的过程中对其寄生电容进行开关频率的充放电，会导致系统效率降低，同时导致共模电压变化，漏电流增加。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种非隔离交流旁路型单相并网逆变器的优化调制方法及系统，能够解决现有调制方法因忽略电感电压引起的过零点畸变问题以及由于插入死区引起的反向充电问题。第一方面，本专利技术提供了一种非隔离交流旁路型单相并网逆变器的优化调制方法，包括：获取电网电压的相角ωt；获取逆变器输出电压相角ωt+β；根据功率因数角α和逆变器输出电压相对电网电压的相角β，对逆变器输出电压需要插入死区的区间进行判断，并在逆变器输出功率为负的区间内，在旁路续流开关和主开关之间插入死区。优选地，所述方法还包括：在逆变器输出功率为正的区间内，控制旁路续流开关保持开通。优选地，所述获取电网电压的相角ωt，包括：根据电网电压采样锁相环的结果，实时获取电网电压的相角ωt。优选地，所述获取逆变器输出电压相角ωt+β，包括：对单相逆变器进行建模，得到逆变器的等效电路，所述等效电路的电压方程为： u L ( t ) = L di g ( t ) d t = u A B ( t ) - u g ( t ) ; ]]>稳态情况下，ug(t)＝Emsin(wt),获取以及， u A B ( t ) = ωLI m * cos ( ω t + α ) + E m sin ( ω t ) = ( E m - ωLI m * sin α ) sin ( ω t ) + ωLI m * cos α cos ( ω t ) = U M sin 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非隔离交流旁路型单相并网逆变器的优化调制方法，其特征在于，包括：获取电网电压的相角ωt；获取逆变器输出电压相角ωt+β；根据功率因数角α和逆变器输出电压相对电网电压的相角β，对逆变器输出电压需要插入死区的区间进行判断，并在逆变器输出功率为负的区间内，在旁路续流开关和主开关之间插入死区。

【技术特征摘要】
1.一种非隔离交流旁路型单相并网逆变器的优化调制方法，其特征在于，包括：获取电网电压的相角ωt；获取逆变器输出电压相角ωt+β；根据功率因数角α和逆变器输出电压相对电网电压的相角β，对逆变器输出电压需要插入死区的区间进行判断，并在逆变器输出功率为负的区间内，在旁路续流开关和主开关之间插入死区。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在逆变器输出功率为正的区间内，控制旁路续流开关保持开通。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取电网电压的相角ωt，包括：根据电网电压采样锁相环的结果，实时获取电网电压的相角ωt。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取逆变器输出电压相角ωt+β，包括：对单相逆变器进行建模，得到逆变器的等效电路，所述等效电路的电压方程为： u L ( t ) = L di g ( t ) d t = u A B ( t ) - u g ( t ) ; ]]>稳态情况下，ug(t)＝Emsin(wt),获取以及， u A B ( t ) = ωLI m * cos ( ω t + α ) + E m s i n ( ω t ) = ( E m - ωLI m * sin α ) sin ( ω t ) + ωLI m * cos α cos ( ω t ) = U M sin ( ω t + β ) ; ]]>根据三角函数关系得到： U M = ( E m - ωLI m * s i n α ) 2 + ( ωLI m * c o s α ) 2 ]]> β = a r c t a n wLI m * c o s α E m - wLI m * sin α ]]>根据获得的相角值，得到逆变器输出电压相角为ωt+β；其中，UM表示逆变器输出电压峰值；L表示并网电感；uL(t)表示电感电压瞬时值；ug(t)表示电网电压瞬时值；uAB(t)表示逆变器输出电压瞬时值；ig(t)表示电感电流瞬时值；i*g(t)表示电感电流参考值；I*m表示电感电流给定峰值；Em表示电网电压峰值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在逆变器输出功率为负的区间，在旁路续流开关和主开关之间插入死区，包括：根据逆变器输出功率表达式以及Pinv<0得到sin(ωt+α)sin(ωt+β)<0；以及，根据三角函数的性质得到：当需要插入死区的区间为ωt∈[α 2π]∪[0 β]∪[π+απ+β]；当需要插入死区的区间为ωt∈[2π-β 2π-α]∪[π-β π-α]；当需要插入死区的区间为ωt∈[2π-α 2π-β]∪[π-α π-β]；其中，Pinv表示逆变器输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙尧，邓书豪，朱奇，杨建，粟梅，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43