带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，由三相正弦波信号与一路三角波信号交截产生逆变器六个桥臂开关管的预处理信号，通过对六路预处理信号状态的判断，确定逆变器是处于非续流开关状态还是续流开关状态。逆变器处于非续流开关模态时，六个桥臂开关管进行三相SPWM调制控制，续流开关管和两个箝位开关管保持关断；逆变器处于续流开关模态时，六个桥臂开关管都保持关断，续流开关管导通，箝位开关管按情况选择性导通。本发明专利技术使逆变器省去了能量回馈电源这个环节，提高了非隔离光伏逆变器的转换效率，抑制了光伏逆变器的共模漏电流。

【技术实现步骤摘要】
带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法
本专利技术涉及电力电子直流—交流变换
，特别是带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法。
技术介绍
光伏并网逆变器要求效率高、成本低，能够承受光伏电池输出电压波动大的不良影响，而且其交流输出也要满足较高的电能质量。按照逆变器是否带有隔离变压器可以分为隔离型和非隔离型。隔离型光伏逆变器实现了电网和电池板的电气隔离，保障了人身和设备安全。但其体积大，价格高，系统变换效率较低。非隔离光伏逆变器结构不含变压器，具有效率高、体积小、重量轻、成本低等诸多优势。目前，非隔离光伏逆变器系统的最高效率可以达到98%以上。但是，变压器的移除使得输入输出之间存在电气连接，由于电池板对地电容的存在，逆变器工作时会产生共模漏电流，增大系统电磁干扰，影响进网电流的质量，危害人身和设备安全。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，本专利技术结合带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的主电路拓扑，给出了其控制方法，充分发挥了带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的特点，具有较好的实际应用价值。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：根据本专利技术提出的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器包括太阳能电池、三相桥式逆变器、滤波电路、负载电路、续流开关和箝位电路；三相桥式逆变器包括第一至第六开关管，滤波电路包括第一至第三滤波电感和第一至第三滤波电容，负载电路包括第一至第三电阻，续流开关包括第七开关管和三相不控整流桥，三相不控整流桥包括第一至第六整流二极管，箝位电路包括第一至第三电容、上箝位开关管和下箝位开关管；其中，太阳能电池的正极与第一电容的正极、第一开关管的漏极、第三开关管的漏极、第五开关管的漏极分别相连，太阳能电池的负极与第三电容的负极、第四开关管的源极、第六开关管的源极、第二开关管的源极分别相连，第一开关管的源极与第四开关管的漏极、第一滤波电感的一端、第一整流二极管的阳极分别连接，第三开关管的源极与第六开关管的漏极、第二滤波电感的一端、第二整流二极管的阳极分别连接，第五开关管的源极与第二开关管的漏极、第三滤波电感的一端、第三整流二极管的阳极分别连接，第一电容的负极与第二电容的正极、上箝位开关管的漏极分别连接，第二电容的负极与第三电容的正极、下箝位开关管的源极分别连接，上箝位开关管的源极与第七开关管的源极、第四整流二极管的阳极、第五整流二极管的阳极、第六整流二极管的阳极分别连接，下箝位开关管的漏极与第七开关管的漏极、第一整流二极管的阴极、第二整流二极管的阴极、第三整流二极管的阴极分别连接，第一整流二极管的阳极与第四整流二极管的阴极连接，第二整流二极管的阳极与第五整流二极管的阴极连接，第三整流二极管的阳极与第六整流二极管的阴极连接，第一滤波电感的另一端与第一滤波电容的正极、第一电阻的一端分别连接，第二滤波电感的另一端与第二滤波电容的正极、第二电阻的一端分别连接，第三滤波电感的另一端与第三滤波电容的正极、第三电阻的一端分别连接，第一滤波电容的负极与第二滤波电容的负极、第三滤波电容的负极、第一电阻的另一端、第二电阻的另一端、第三电阻的另一端分别连接；该带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法如下：在一个逆变周期中分为两种模态：非续流模态和续流模态；其中，第一至第六开关管在逆变器的非续流模态时进行三相SPWM调制控制，在续流模态时第一至第六开关管全部保持关断状态；上箝位开关管、下箝位开关管和第七开关管在逆变器的非续流模态时全部保持关断状态，在续流模态时第七开关管保持导通，上箝位开关管、下箝位开关管交错导通。作为本专利技术所述的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法进一步优化方案，在三相SPWM调制时，若出现第一开关管、第三开关管和第五开关管全导通或第二开关管、第四开关管和第六开关管全导通时则为续流模态，续流模态期间第一至第六开关管由原工作状态转变为均关断状态，第七开关管续流导通，上箝位开关管、下箝位开关管根据续流原因选择性导通，若第一开关管、第三开关管和第五开关管全导通引起的续流则上箝位开关管导通，若第二开关管、第四开关管和第六开关管全导通引起的续流则下箝位开关管导通；因此在一个逆变周期中逆变器非续流开关模态共有6个，续流开关模态共有2个；定义逆变器开关状态为[M1,M3,M5,M7,MH,ML]，其中，M1为第一开关管的状态，M3为第三开关管的状态，M5第五开关管的状态，M7为第七开关管的状态，MH为上箝位开关管的状态，ML为下箝位开关管的状态；若第一开关管开通第四开关管关断则M1=1，若第三开关管开通第六开关管关断则M3=1，若第五开关管开通第二开关管关断则M5=1，若第四开关管开通第一开关管关断则M1=0，若第第六开关管开通第三开关管关断则M3=0，若第二开关管开通第五开关管关断则M5=0，若第一至第六开关管均关断，则M1,M3,M5均用Z表示，若第七开关管导通则M7=1，若第七开关管关断则M7=0，若上箝位开关管导通则MH=1，若上箝位开关管关闭则MH=0，若下箝位开关管导通则ML=1，若下箝位开关管关闭则ML=0；因此逆变器6个非续流开关模态分别是[1,0,0,0,0,0]、[1,1,0,0,0,0]、[0,1,0,0,0,0]、[0,1,1,0,0,0]、[0,0,1,0,0,0]和[1,0,1,0,0,0]，2个续流开关模态分别是[Z,Z,Z,1,1,0]和[Z,Z,Z,1,0,1]。作为本专利技术所述的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法进一步优化方案，按如下方法产生各开关管的控制信号：（1）生成a、b、c三相相位互差120°的正弦调制波和一路三角波，三相正弦调制波分别与三角波交截，其中，a相正弦调制波与三角波交截产生第一开关管的预处理波形Vgs1’，将其取反产生第四开关管的预处理波形Vgs4’；b相正弦调制波与三角波交截产生第三开关管的预处理波形Vgs3’，将其取反产生第六开关管的预处理波形Vgs6’；第三路正弦调制波与三角波交截产生第五开关管的预处理波形Vgs5’，将其取反产生第二开关管的预处理波形Vgs2’；（2）将预处理波形Vgs1’、Vgs3’和Vgs5’做与运算得到信号VH’，将预处理波形Vgs4’、Vgs6’和Vgs2’做与运算得到信号VL’，将预处理波形Vgs1’、Vgs3’和Vgs5’两两做同或运算后得到的三路信号再做与运算得到信号Vt’；（3）将信号VH’和信号Vt’做与运算得到上箝位开关管的栅源控制波形VgsH，将信号VL’和信号Vt’做与运算得到下箝位开关管的栅源控制波形VgsL；（4）由VgsH和VgsL做或运算得到第七开关管栅源控制波形Vgs7；（5）将VgsH取反后与预处理波形Vgs1’、Vgs3’和Vgs5’分别做与运算后得到第一开关管的栅源控制波形Vgs1、第三开关管的栅源控制波形Vgs3和第五开关管的栅源控制波形Vgs5；将VgsL取反后与预处理波形Vgs4’、Vgs6’和Vgs2’分别做与运算后得到第四开关管的栅源控制波形Vgs4、第六开关管的栅源控制波形Vgs6和第二开关管的本文档来自技高网...

【技术保护点】
带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器包括太阳能电池、三相桥式逆变器、滤波电路、负载电路、续流开关和箝位电路；三相桥式逆变器包括第一至第六开关管，滤波电路包括第一至第三滤波电感和第一至第三滤波电容，负载电路包括第一至第三电阻，续流开关包括第七开关管和三相不控整流桥，三相不控整流桥包括第一至第六整流二极管，箝位电路包括第一至第三电容、上箝位开关管和下箝位开关管；其中，太阳能电池的正极与第一电容的正极、第一开关管的漏极、第三开关管的漏极、第五开关管的漏极分别相连，太阳能电池的负极与第三电容的负极、第四开关管的源极、第六开关管的源极、第二开关管的源极分别相连，第一开关管的源极与第四开关管的漏极、第一滤波电感的一端、第一整流二极管的阳极分别连接，第三开关管的源极与第六开关管的漏极、第二滤波电感的一端、第二整流二极管的阳极分别连接，第五开关管的源极与第二开关管的漏极、第三滤波电感的一端、第三整流二极管的阳极分别连接，第一电容的负极与第二电容的正极、上箝位开关管的漏极分别连接，第二电容的负极与第三电容的正极、下箝位开关管的源极分别连接，上箝位开关管的源极与第七开关管的源极、第四整流二极管的阳极、第五整流二极管的阳极、第六整流二极管的阳极分别连接，下箝位开关管的漏极与第七开关管的漏极、第一整流二极管的阴极、第二整流二极管的阴极、第三整流二极管的阴极分别连接，第一整流二极管的阳极与第四整流二极管的阴极连接，第二整流二极管的阳极与第五整流二极管的阴极连接，第三整流二极管的阳极与第六整流二极管的阴极连接，第一滤波电感的另一端与第一滤波电容的正极、第一电阻的一端分别连接，第二滤波电感的另一端与第二滤波电容的正极、第二电阻的一端分别连接，第三滤波电感的另一端与第三滤波电容的正极、第三电阻的一端分别连接，第一滤波电容的负极与第二滤波电容的负极、第三滤波电容的负极、第一电阻的另一端、第二电阻的另一端、第三电阻的另一端分别连接；该带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法如下：在一个逆变周期中分为两种模态：非续流模态和续流模态；其中，第一至第六开关管在逆变器的非续流模态时进行三相SPWM调制控制，在续流模态时第一至第六开关管全部保持关断状态；上箝位开关管、下箝位开关管和第七开关管在逆变器的非续流模态时全部保持关断状态，在续流模态时第七开关管保持导通，上箝位开关管、下箝位开关管交错导通。...

【技术特征摘要】
1.带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器包括太阳能电池、三相桥式逆变器、滤波电路、负载电路、续流开关和箝位电路；三相桥式逆变器包括第一至第六开关管，滤波电路包括第一至第三滤波电感和第一至第三滤波电容，负载电路包括第一至第三电阻，续流开关包括第七开关管和三相不控整流桥，三相不控整流桥包括第一至第六整流二极管，箝位电路包括第一至第三电容、上箝位开关管和下箝位开关管；其中，太阳能电池的正极与第一电容的正极、第一开关管的漏极、第三开关管的漏极、第五开关管的漏极分别相连，太阳能电池的负极与第三电容的负极、第四开关管的源极、第六开关管的源极、第二开关管的源极分别相连，第一开关管的源极与第四开关管的漏极、第一滤波电感的一端、第一整流二极管的阳极分别连接，第三开关管的源极与第六开关管的漏极、第二滤波电感的一端、第二整流二极管的阳极分别连接，第五开关管的源极与第二开关管的漏极、第三滤波电感的一端、第三整流二极管的阳极分别连接，第一电容的负极与第二电容的正极、上箝位开关管的漏极分别连接，第二电容的负极与第三电容的正极、下箝位开关管的源极分别连接，上箝位开关管的源极与第七开关管的源极、第四整流二极管的阳极、第五整流二极管的阳极、第六整流二极管的阳极分别连接，下箝位开关管的漏极与第七开关管的漏极、第一整流二极管的阴极、第二整流二极管的阴极、第三整流二极管的阴极分别连接，第一整流二极管的阳极与第四整流二极管的阴极连接，第二整流二极管的阳极与第五整流二极管的阴极连接，第三整流二极管的阳极与第六整流二极管的阴极连接，第一滤波电感的另一端与第一滤波电容的正极、第一电阻的一端分别连接，第二滤波电感的另一端与第二滤波电容的正极、第二电阻的一端分别连接，第三滤波电感的另一端与第三滤波电容的正极、第三电阻的一端分别连接，第一滤波电容的负极与第二滤波电容的负极、第三滤波电容的负极、第一电阻的另一端、第二电阻的另一端、第三电阻的另一端分别连接；该带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法如下：在一个逆变周期中分为两种模态：非续流模态和续流模态；其中，第一至第六开关管在逆变器的非续流模态时进行三相SPWM调制控制，在续流模态时第一至第六开关管全部保持关断状态；上箝位开关管、下箝位开关管和第七开关管在逆变器的非续流模态时全部保持关断状态，在续流模态时第七开关管保持导通，上箝位开关管、下箝位开关管交错导通。2.根据权利要求1所述的带续流开关的箝位型三相非隔离光伏逆变器的控制方法，其特征在于，在三相SPWM调制时，若出现第一开关管、第三开关管和第五开关管全导通或第二开关管、第四开关管和第六开关管全导通时则为续流模态，续流模态期间第一至第六开关管由原工作状态转变为均关断状态，第七开关管续流导通，上箝位开关管、下箝位开关管根据续流原因选择性导通，若第一开关管、第三开关管和第五开关管全导通引起的续流则上箝位开关管导通，若第二开关管、第四开关管和第六开关管全导通引起的续流则下箝位开关管导通；因此在一个逆变周期中逆变器非续流开关模态共有6个，续流开关模态共有2个；定义逆变器开关状态为[M1,M3,M5,M7,MH,...

【专利技术属性】
技术研发人员：马海啸，刘彬，段新锋，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32