级联H桥逆变器的控制方法及级联H桥逆变器的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种级联H桥逆变器控制方法及其装置，该方法包括以下步骤：对级联H桥逆变器每个H桥直流电容电压和电网电流进行采样；分别计算每个H桥的直流电容电压与MPPT给定电压差值，并将差值按从小到大的顺序排列；初步判断零状态H桥的数量及所处区域、需充电H桥的数量及所处区域、需放电H桥的数量及所处区域及输出PWM波H桥的数量及所处区域，记录零状态H桥区域两端点的坐标；对电流环输出的调制波的区域进行划分，生成开关模式分布表；计算某一区域中零状态H桥数量的最大值；将最大值代入开关模式分布表；根据开关模式分布表，对H桥逆变器进行调制。本发明专利技术技术方案降低了直流侧电压波动，提高系统稳定性。

Method and device for controlling cascade H bridge inverter

The invention discloses a cascaded H bridge inverter control method and device. The method comprises the following steps: sampling of the cascaded H bridge inverter each H bridge DC capacitor voltage and grid current; were calculated for each H bridge between the DC capacitor voltage and MPPT voltage, and the difference from small to large order; preliminary judgment number the number of zero state H bridge and the area where, charge the H bridge and the area where, need to discharge H bridge and the number of regional and PWM wave output of the H bridge and the area where the record, at the ends of the zero state H bridge area coordinates; dividing area of current wave modulation loop output, switch mode generation distribution table; calculate the maximum number of zero state in a region of the H bridge; the maximum value through the switch mode distribution table; switch mode according to the distribution list for H bridge inverter Modulate. The technical proposal of the invention reduces the voltage fluctuation of the DC side and improves the stability of the system.

【技术实现步骤摘要】
级联H桥逆变器的控制方法及装置
本专利技术涉及逆变器
，特别涉及一种级联H桥逆变器的控制方法及装置。
技术介绍
级联H桥逆变器的系统结构参照图1所示，图1中PV1～PVn为光伏板，Vdc1～Vdcn为直流侧电压，is为电网电流。当光照不均匀或其他条件导致某些区域的光伏板功率严重下降时，级联H桥逆变器交流侧电流is会大幅下降，由其他正常区域光伏板供电的H桥功率几乎不变。在进行调制时，这些正常区域光伏板供电的H桥的调制度会过大。若级联H桥逆变器采用传统的SPWM调制方法，某些H桥的调制度大于1，会导致整个系统不稳定。对此，有人提出采用方波和PWM波混合调制方法进行调制，即每个时刻仅有一个H桥(并不固定于某个功率模块)工作于PWM调制输出PWM波，其他H桥输出-Vdc或者+Vdc。混合调制方法的调制波区域划分以及开关模式分布分别如图2和图3所示。图2所示，令每个H桥的MPPT给定值相同，电压V1～VN是直流侧电容电压实际值与MPPT给定值之差并经过由小达大的排序后对应H桥的电压值，区域K的划分由如下公式决定：所有H桥的输出仅有三种状态：-Vdc，PWM以及+Vdc，通过叠加把PWM抬高到第K区，用以形成正弦波电流。每个H桥的状态不是固定的，受系统的运行状态调配，具体开关模式分配如图3所示。通过如图3的开关模式分布，可以根据整个系统的H桥数量，绘制开关表，实际系统运行通过查询方式即可实现混合调制。但是，上述技术方案存在不确定因素，这是因为每个H桥的充放电状态并不是真正的自身需求，而是受制于如何把PWM波抬高至区域K，可能有些功率模块本来已经高于MPPT给定电压需要放电，但是由于系统控制，可能会分配其继续充电，参照图4，列举了K＝2时的一种情况，其中“+1”表示H桥输出+Vdc，“-1”表示输出-Vdc，电压差值小于为0的H桥需要进行充电，电压差值大于为0的H桥需要进放电。电压差值Verr2和Verr3所对应的H桥实际直流侧电容电压高于MPPT给定电压，本来应该放电，但是由于系统必须把PWM抬高至区域2，不得不进行充电，这就造成了该混合调制方法下直流侧电压波动较大。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种级联H桥逆变器的控制方法，旨在降低H桥逆变器直流侧电压波动，提高系统稳定性。为实现上述目的，本专利技术提出了一种级联H桥逆变器的控制方法，包括以下步骤：对级联H桥逆变器每个H桥直流电容电压和电网电流进行采样；分别计算每个H桥的直流电容电压与MPPT给定电压差值，并将差值按从小到大的顺序排列；初步判断零状态H桥的数量及所处区域、需充电H桥的数量及所处区域、需放电H桥的数量及所处区域及输出PWM波H桥的数量及所处区域，记录零状态H桥区域两端点的坐标；对电流环输出的调制波的区域进行划分，生成开关模式分布表；计算第K区域中零状态H桥数量的最大值，其中K为调制波的某一区域；将最大值代入开关模式分布表；根据开关模式分布表，对H桥逆变器进行调制。优选地，所述步骤“初步判断零状态H桥的数量及所处区域、需充电H桥的数量及所处区域、需放电H桥的数量及所处区域及输出PWM波H桥的数量及所处区域，记录零状态H桥区域两端点的坐标”包括：初步判断零状态H桥的数量依据以下表达式进行判断：|Vsort|≤mVdc且y＝x+Z-1；其中m为设定参数，Vdc为H桥直流电容电压，Z为零状态H桥的数量，x、y为两个端点处的两个零状态H桥的坐标，Vsort为H桥的直流电容电压与MPPT给定电压差值。优选地，所述步骤“对电流环输出的调制波的区域进行划分，生成开关模式分布表”包括：根据以下表达式对电流环输出的调制波的区域进行划分：其中K为第K个区域，Vr为调制波电压。优选地，所述步骤“对电流环输出的调制波的区域进行划分，生成开关模式分布表”包括：根据调制波电压是否大于零、电网电流是否大于零及(N+K+Z)是否为偶数时，生成H桥逆变器的开关模式分布表，其中N为H桥的数量。优选地，步骤“计算第K区域中零状态数量的最大值，将最大值代入开关模式分布表，其中K为调制波的某一区域”中计算第K区域中零状态数量的最大值具体包括以下步骤：定义调制波Vr＞0时，flag1＝1；调制波Vr＜0时，flag1＝0；is＞0时，flag2＝1；is＜0时，flag2＝0，根据表达式flag＝2*flag1+flag2来选择对应的开关模式；根据表达式Zmax＝N-K确定理论最大值Zmax，在对应的flag值下理论最大值Zmax依次减小1，并分别代入对应flag值下的开关分布，记录两个端点处的零状态H桥坐标x1和y1；根据表达式y1＝x1+Z-1、x1≥x且y1≤y，找到Z最大值。本专利技术还提出一种装置，应用如上所述的级联H桥逆变器的控制方法，该装置包括：采样模块，对级联H桥逆变器每个H桥直流电容电压和电网电流进行采样；排序模块，分别计算每个H桥的直流电容电压与MPPT给定电压差值，并将差值按从小到大的顺序排列；第一零状态计算模块，初步判断零状态H桥的数量及所处区域、需充电H桥的数量及所处区域、需放电H桥的数量及所处区域及输出PWM波H桥的数量及所处区域，记录零状态H桥区域两端点的坐标；区域划分模块，对电流环输出的调制波的区域进行划分，生成开关模式分布表；第二零状态计算模块，计算第K区域中零状态H桥数量的最大值，将最大值代入开关模式分布表，其中K为调制波的某一区域；调制模块，根据开关模式分布表，对H桥逆变器进行调制。优选地，所述第一零状态计算模块初步判断零状态H桥的数量根据以下表达式进行判断：|Vsort|≤mVdc且y＝x+Z-1；其中m为设定参数，Vdc为H桥直流电容电压，Z为零状态H桥数量，x、y为两个端点处的两个零状态H桥的坐标，Vsort为H桥的直流电容电压与MPPT给定电压差值。优选地，所述区域划分模块根据以下表达式对电流环输出的调制波的区域进行划分：其中K为第K个区域，Vr为调制波电压。优选地，所述区域划分模块根据调制波电压是否大于零、电网电流是否大于零及(N+K+Z)是否为偶数时，生成H桥逆变器的开关模式分布表，其中N为H桥的数量。优选地，所述第二零状态计算模块包括：flag设定单元，定义调制波Vr＞0时，flag1＝1；调制波Vr＜0时，flag1＝0；is＞0时，flag2＝1；is＜0时，flag2＝0，根据表达式flag＝2*flag1+flag2来选择对应的开关模式；flag计算单元，根据表达式Zmax＝N-K确定理论最大值Zmax，在对应的flag值下理论最大值Zmax依次减小1，并分别代入对应flag值下的开关分布，记录两个端点处零状态H桥的坐标x1和y1；根据表达式y1＝x1+Z-1、x1≥x且y1≤y，找到Z的最大值。本专利技术技术方案通过采用对级联H桥逆变器每个H桥的直流侧电容和电网电流进行采样，分别计算各个H桥的直流侧电容电压与给定MPPT电压之差，再对差值由小到大的顺序进行排序。级联H桥逆变器的各个H桥共有四种状态，即充电、放电、输出零状态及输出PWM波，初步判断零状态H桥的数量及所处区域、需充电H桥的数量及所处区域、需放电H桥的数量及所处区域及输出PWM波H桥的数量及所处区域，控制电压差值接近给定MPPT电压的H桥不参与充放电，仅输出零电平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种级联H桥逆变器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：对级联H桥逆变器每个H桥直流电容电压和电网电流进行采样；分别计算每个H桥的直流电容电压与MPPT给定电压差值，并将差值按从小到大的顺序排列；初步判断零状态H桥的数量及所处区域、需充电H桥的数量及所处区域、需放电H桥的数量及所处区域及输出PWM波H桥的数量及所处区域，记录零状态H桥区域两端点的坐标；对电流环输出的调制波的区域进行划分，生成开关模式分布表；计算第K区域中零状态数量的最大值，其中K为调制波的某一区域；将最大值代入开关模式分布表；根据开关模式分布表，对H桥逆变器进行调制。

【技术特征摘要】
1.一种级联H桥逆变器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：对级联H桥逆变器每个H桥直流电容电压和电网电流进行采样；分别计算每个H桥的直流电容电压与MPPT给定电压差值，并将差值按从小到大的顺序排列；初步判断零状态H桥的数量及所处区域、需充电H桥的数量及所处区域、需放电H桥的数量及所处区域及输出PWM波H桥的数量及所处区域，记录零状态H桥区域两端点的坐标；对电流环输出的调制波的区域进行划分，生成开关模式分布表；计算第K区域中零状态数量的最大值，其中K为调制波的某一区域；将最大值代入开关模式分布表；根据开关模式分布表，对H桥逆变器进行调制。2.如权利要求1所述的级联H桥逆变器的控制方法，其特征在于，所述步骤“初步判断零状态H桥的数量及所处区域、需充电H桥的数量及所处区域、需放电H桥的数量及所处区域及输出PWM波H桥的数量及所处区域，记录零状态H桥区域两端点的坐标”包括：初步判断零状态H桥的数量及所处区域依据以下表达式进行判断：|Vsort|≤mVdc且y＝x+Z-1；其中m为设定参考系数，Vdc为H桥直流电容电压，Z为零状态H桥的数量，x、y为两个端点处的两个零状态H桥的坐标，Vsort为H桥的直流电容电压与MPPT给定电压差值。3.如权利要求2所述的级联H桥逆变器的控制方法，其特征在于，所述步骤“对电流环输出的调制波的区域进行划分，生成开关模式分布表”包括：根据以下表达式对电流环输出的调制波的区域进行划分：其中K为第K个区域，Vr为调制波电压。4.如权利要求3所述的级联H桥逆变器的控制方法，其特征在于，所述步骤“对电流环输出的调制波的区域进行划分，生成开关模式分布表”包括：根据调制波电压是否大于零、电网电流是否大于零及(N+K+Z)是否为偶数时，生成H桥逆变器的开关模式分布表，其中N为H桥的数量。5.如权利要求3所述的级联H桥逆变器的控制方法，其特征在于，步骤“计算第K区域中零状态数量的最大值，将最大值代入开关模式分布表，其中K为调制波的某一区域”中计算第K区域中零状态H桥的数量的最大值具体包括以下步骤：定义调制波Vr＞0时，flag1＝1；调制波Vr＜0时，flag1＝0；电网电流is＞0时，flag2＝1；电网电流is＜0时，flag2＝0，根据表达式flag＝2*flag1+flag2来选择对应的开关模式；根据表达式Zmax＝N-K确定理论最大值Zmax，在对应的flag值下将零状态数量的理论最大值Zmax依次减小1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵涛，徐君，张兴，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34