一种三相逆变器及三相逆变器的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种三相逆变器及三相逆变器的控制方法，通过在三个桥臂的中点与直流母线的正负极之间设置谐振电容，和输出电感组成谐振单元，无需增加开关管，为软开关的实现建立了谐振网络，相较于现有技术中三相逆变器的软开关实现方式，节约了电路器件，简化了控制流程，降低了系统的硬件和软件开销。通过控制该三相逆变器工作在断续模式下工作，利用谐振达到开关管零电压开通的状态，并且同时实现同步整流，降低了开关管的开关损耗和开关管内续流二极管的导通损耗，提高了转换效率的同时也减小了开关管所带来的电磁噪声，输出高质量的电网电流。

【技术实现步骤摘要】
一种三相逆变器及三相逆变器的控制方法
本专利技术涉及逆变器
，特别是涉及一种三相逆变器及三相逆变器的控制方法。
技术介绍
逆变器是将直流电转变成交流电的一种设备，它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成，例如常见的用于光伏发电的并网逆变器。在逆变器中，实现软开关能减小开关损耗，提高转换效率的同时减小开关管应力提高变流器可靠性、减小EMI噪声。图1为现有技术中的第一种三相逆变器的电路图；图2为现有技术中的第二种三相逆变器的电路图；图3为现有技术中的第三种三相逆变器的电路图。图1为目前最为常见的三相三桥臂的逆变器的拓扑结构，三个桥臂上各设有两个开关管(如图1中的开关管Q'1、开关管Q'2、开关管Q'3、开关管Q'4、开关管Q'5、开关管Q'6)，输出电感(如图1中的L'1、L'2、L'3)的一端分别连接各桥臂的中点，输出电感的另一端与滤波电容(如图1中的C'1、C'2、C3')对应连接。该拓扑结构的逆变器工作在连续模式下，无法直接实现软开关。这种拓扑结构的逆变器在进行输出滤波时，只有当对应的桥臂下方的开关管导通时，才能形成滤波回路，进而滤除高频开关谐波电流，而桥臂下方的功率管关断时，高频开关谐波电流就会与电网电流一起输出，滤波电路就不能很好地滤除高频开关谐波电流，当输出低功率时，高频开关谐波电流在总电流的占比就会很大，导致输出的电网电流波形质量低。此外，由于该拓扑结构的逆变器只能工作在连续模式下，在起步功率较大时，这种拓扑结构的逆变器对输出电感、滤波电容以及开关管的要求很高，实现起来困难，因此，常见的这类逆变器都是工作在连续模式下的逆变器。图2和图3为目前的三相软开关变流器的拓扑结构，在图1的基础上，具体通过在直流侧(Vdc)或者在交流侧添加辅助谐振网络来实现滤除高频开关谐波电流。但这种拓扑结构电路较为复杂，需要在辅助谐振网络中增加额外的开关管控制谐振，增加了整个系统的硬件和软件开销。提供一种更为简易地实现三相逆变器软开关的方案，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三相逆变器及三相逆变器的控制方法，可以更为简易地实现三相逆变器的软开关，有效滤除高频开关谐波电流污染。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种三相逆变器，包括：三个桥臂，谐振电容，输出电感，滤波电容，以及控制器；其中，各所述桥臂均设有两个开关管，所述控制器分别与各所述开关管的控制端连接；所述桥臂的一个所述开关管的第一端与直流母线的正极连接，所述桥臂的另一个所述开关管的第二端与所述直流母线的负极连接，且所述桥臂的一个所述开关管的第二端与所述桥臂的另一个所述开关管的第一端连接为所述桥臂的中点；一个所述桥臂对应两个所述谐振电容、一个所述输出电感和一个所述滤波电容，一个所述谐振电容的第一端与所述直流母线的正极连接，另一个所述谐振电容的第二端与所述直流母线的负极连接，且一个所述谐振电容的第二端与另一个所述谐振电容的第一端与所述中点及所述输出电感的第一端连接，所述输出电感的第二端与所述滤波电容的第一端连接；各所述滤波电容的第二端相互连接。可选的，各所述滤波电容的第二端均接地。可选的，所述控制器具体为数字信号处理器或现场可编程门阵列。为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种三相逆变器的控制方法，基于上述任意一项所述的控制器，包括：在当前相产生并网电流后，检测所述当前相达到软开关条件后，控制与所述当前相对应的桥臂的主控开关管导通；在所述当前相对应的桥臂的输出电感的电流峰值达到预设基准电流值时、或所述主控开关管的导通时间达到预设时间时，控制所述主控开关管关断；当所述同步开关管的体二极管开始导通续流时，控制所述同步开关管导通以进行同步整流，并在所述当前相对应的桥臂的输出电感的电流值降为零时，控制所述同步开关管关断；在所述当前相的死区时间内，所述当前相对应的桥臂的谐振电容、输出电感和滤波电容发生自然谐振时，当检测达到所述软开关条件后，返回所述控制与所述当前相对应的桥臂的主控开关管导通的步骤；其中，所述主控开关管为所述当前相对应的桥臂首先开通的开关管，所述同步开关管为所述当前相对应的桥臂的另一个开关管。可选的，在控制所述当前相对应的桥臂的开关管的开通与关断时，具体控制所述当前相对应的桥臂的输出电感的基波分量为工频正弦波，以使所述当前相的输出电流为正弦波。可选的，所述控制所述当前相对应的桥臂的输出电感的基波分量为工频正弦波，以使所述当前相的输出电流为正弦波，具体为：控制每个开关周期内所述平均等效电流值均呈正弦变化，以使所述当前相的输出电流为正弦波；其中，所述开关周期为所述当前相产生并网电流的周期。可选的，所述控制所述当前相对应的桥臂的输出电感的基波分量为工频正弦波，以使所述当前相的输出电流为正弦波，具体为：对所述开关管进行变频控制，以使所述当前相的输出电流为正弦波。可选的，所述预设基准电流满足下述公式：其中，Iref为所述预设基准电流，Ton为所述主控开关管的开通时间，Toff为所述同步开关管的开通时间，T为开关周期，Ioutsin(ωt+θ)为所述当前相对应的桥臂的输出电感的一个所述开关周期在所述当前相的平均等效电流值，ω为电网工频，θ为所述预设基准电流和电网电压的相位差。可选的，在控制所述当前相对应的桥臂的开关管的开通与关断时，通过控制所述相位差以进行功率因数调节。可选的，所述通过控制所述相位差以进行功率因数调节，具体包括：当进行完全有功输出控制时，控制所述相位差为零；当进行非完全有功输出控制时，控制所述相位差不为零，并通过控制所述相位差以调节无功功率。本专利技术所提供的三相逆变器，包括：三个桥臂，谐振电容，输出电感，滤波电容，以及控制器，各桥臂设有两个开关管，两个开关管的一端分别与直流母线的正、负极连接，另一端相连作为桥臂中点，各桥臂中点均连接两个谐振电容和输出电感，谐振电容的另一端分别连接直流母线的正、负极，输出电感另一端连接滤波电容，滤波电容另一端接地。通过输出电感和谐振电容组成谐振单元，无需增加开关管，为软开关的实现建立了谐振网络，相较于现有技术中三相逆变器的软开关实现方式，节约了电路器件，简化了控制流程，降低了系统的硬件和软件开销。本专利技术还提供一种三相逆变器的控制方法，通过控制三相逆变器工作在断续模式下工作，利用谐振达到开关管零电压开通的状态，并且同时实现同步整流，降低了开关管的开关损耗和开关管内续流二极管的导通损耗，提高了转换效率的同时也减小了开关管所带来的电磁噪声。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中的第一种三相逆变器的电路图；图2为现有技术中的第二种三相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三相逆变器，其特征在于，包括：三个桥臂，谐振电容，输出电感，滤波电容，以及控制器；/n其中，各所述桥臂均设有两个开关管，所述控制器分别与各所述开关管的控制端连接；所述桥臂的一个所述开关管的第一端与直流母线的正极连接，所述桥臂的另一个所述开关管的第二端与所述直流母线的负极连接，且所述桥臂的一个所述开关管的第二端与所述桥臂的另一个所述开关管的第一端连接为所述桥臂的中点；/n一个所述桥臂对应两个所述谐振电容、一个所述输出电感和一个所述滤波电容，一个所述谐振电容的第一端与所述直流母线的正极连接，另一个所述谐振电容的第二端与所述直流母线的负极连接，且一个所述谐振电容的第二端与另一个所述谐振电容的第一端与所述中点及所述输出电感的第一端连接，所述输出电感的第二端与所述滤波电容的第一端连接；/n各所述滤波电容的第二端相互连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种三相逆变器，其特征在于，包括：三个桥臂，谐振电容，输出电感，滤波电容，以及控制器；
其中，各所述桥臂均设有两个开关管，所述控制器分别与各所述开关管的控制端连接；所述桥臂的一个所述开关管的第一端与直流母线的正极连接，所述桥臂的另一个所述开关管的第二端与所述直流母线的负极连接，且所述桥臂的一个所述开关管的第二端与所述桥臂的另一个所述开关管的第一端连接为所述桥臂的中点；
一个所述桥臂对应两个所述谐振电容、一个所述输出电感和一个所述滤波电容，一个所述谐振电容的第一端与所述直流母线的正极连接，另一个所述谐振电容的第二端与所述直流母线的负极连接，且一个所述谐振电容的第二端与另一个所述谐振电容的第一端与所述中点及所述输出电感的第一端连接，所述输出电感的第二端与所述滤波电容的第一端连接；
各所述滤波电容的第二端相互连接。


2.根据权利要求1所述的三相逆变器，其特征在于，各所述滤波电容的第二端均接地。


3.根据权利要求1所述的三相逆变器，其特征在于，所述控制器具体为数字信号处理器或现场可编程门阵列。


4.一种三相逆变器的控制方法，其特征在于，基于权利要求1至3任意一项所述的控制器，包括：
在当前相产生并网电流后，检测所述当前相达到软开关条件后，控制与所述当前相对应的桥臂的主控开关管导通；
在所述当前相对应的桥臂的输出电感的电流峰值达到预设基准电流值时、或所述主控开关管的导通时间达到预设时间时，控制所述主控开关管关断；
当所述同步开关管的体二极管开始导通续流时，控制所述同步开关管导通以进行同步整流，并在所述当前相对应的桥臂的输出电感的电流值降为零时，控制所述同步开关管关断；
在所述当前相的死区时间内，所述当前相对应的桥臂的谐振电容、输出电感和滤波电容发生自然谐振时，当检测达到所述软开关条件后，返回所述控制与所述当前相对应的桥臂的主控开关管导通的步骤；
其中，所述主控开关管为所述当前相...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴坚，祁飚杰，杨永春，罗宇浩，
申请(专利权)人：浙江昱能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33