电压源型离网逆变器的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种电压源型离网逆变器的控制方法，逆变器包括输出滤波器，输出滤波器中包括电感，方法的步骤中包括：确定电感的正向峰值参考电流i

【技术实现步骤摘要】
电压源型离网逆变器的控制方法
本专利技术涉及一种电压源型离网逆变器的控制方法，涉及到功率变换器中功率变换技术，属电力电子设备领域技术。
技术介绍
目前，离网逆变器在生产生活中的应用越来越广泛，而负载对离网逆变器供电质量的要求越来越高，电压源型离网逆变器在轻载甚至是空载运行时，由于输出电流较小，导致控制精度下降，其输出电压波形易发生畸变，尤其在输出电压过零点附近，电能质量较差。
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缺陷，提供一种电压源型离网逆变器的控制方法，它在轻载或空载运行时，通过对输出滤波电感电流采用正负电流的交变控制，能有效地提高输出逆变电压的电能质量。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种电压源型离网逆变器的控制方法，逆变器包括输出滤波器，输出滤波器中包括电感，方法的步骤中包括：确定电感的正向峰值参考电流iLp_ref*和负向峰值参考电流iLn_ref*；其中，将逆变器的输出电压参考ug*和输出电压值ug输入电压控制环，电压控制环的输出即为负向峰值参考电流iLn_ref*；正向峰值参考电流iLp_ref*＝2*io_ref-Ineg；式中io_ref＝Io_amp*sinθ，Io_amp为逆变器额定功率下的输出电流峰值，Ineg为逆变器额定功率下设定的电感负向电流峰值，sinθ为逆变器输出电压或电流相角的正弦值；逆变器输出电流波形的正半周中的参考电流的设定方向和负半周中的参考电流的设定方向是相反的。进一步，所述电压控制环中采用PR控制器。进一步，PR控制器的传递函数如下：PR控制器的传递函数如下：式中，kp为PR控制器比例系数，kr为PR控制器谐振系数，w0为PR控制器基波角频率，wcut为PR控制器截至角频率，s为复频域变量。进一步，逆变器包括H桥功率开关电路，H桥功率开关电路包括四个功率开关器件，每两个功率开关器件组成一个桥臂，各桥臂上的功率开关器件控制逻辑互补，同一桥臂的功率开关器件交替导通和关断；方法的步骤中还包括：H桥功率开关电路的控制逻辑：S10：导通不同桥臂上的各一功率开关器件；S20：使电感的正向电感峰值采样电流iLp_peak跟踪正向峰值参考电流iLp_ref*，当iLp_peak＝iLp_ref*时，切换通断同一桥臂的功率开关器件，同时使负向电感峰值采样电流iLn_peak跟踪负向峰值参考电流iLn_ref*，当iLn_peak＝iLn_ref*时，切换通断同一桥臂的功率开关器件；S30：重复步骤S20。采用了上述技术方案后，本专利技术将逆变器输出电压和输出参考电压作为电压控制环的输入，电压控制环的输出作为电感电流负向峰值电流(采样得到)的参考输入，电感电流正向峰值电流(采样得到)的参考输入由满载工况下的额定输出电流和设定的负电流等计算得到。通过对输出滤波电感的正向峰值电流和负向峰值电流的交变控制，使得逆变器在整个负载范围(0～100％)内输出电压的电能质量较高。附图说明图1为本专利技术的典型的电压源型离网逆变器的示意图。图2为本专利技术的电压源型离网逆变器的控制框图；图3(a)为电压源型离网逆变器满功率输出时电感电流的正半周期的波形示意图；图3(b)为电压源型离网逆变器满功率输出时电感电流的负半周期的波形示意图；图4(a)为电压源型离网逆变器宽功率范围输出时电感电流的正半周期的波形示意图；图4(b)为电压源型离网逆变器宽功率范围输出时电感电流的负半周期的波形示意图。具体实施方式为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。图1所示为典型的单相H桥电压源型逆变器；其中，单相H桥电压源型逆变器由4个功率开关器件Q1、Q2、Q3、Q4构成H桥拓扑，功率开关器件Q1、功率开关器件Q2组成一个桥臂，功率开关器件Q3、功率开关器件Q4组成另外一个桥臂，各桥臂上的功率开关器件控制逻辑互补，同一桥臂的功率开关器件交替导通关断，输出滤波器由电感L和电容C组成，直流输入电源为udc，逆变器输出电压为ug，电感电流为iL，滤波电容电流为iC，逆变器输出电流为io。在图2中，ug*为逆变器输出参考电压，ug为逆变器输出电压值，iLp_ref*、iLn_ref*分别为电感电流的正向峰值参考电流和负向峰值参考电流，iLp_peak、iLn_peak分别为采样的电感电流的正向峰值电流(即为正向峰值采样电流)和负向峰值电流(即为负向峰值采样电流)。在图3(a)、图3(b)中，在正半周期设定电感电流的参考方向与图1中电感电流方向一致，在负半周期设定电感电流的参考方向与图1中电感电流方向相反。在图4(a)、图4(b)中，正半周期设定电感电流的参考方向与图1中电感电流方向一致，在负半周期设定电感电流的参考方向与图1中电感电流方向相反。首先以逆变器输出电流波形的正半周为例说明该控制方法的具体步骤：1)确定电感的正向峰值参考电流iLp_ref*。为了保证输出功率在空载到满载区间运行，以额定功率来确定电感电流的正向峰值参考电流iLp_ref*，电感波形如图3(a)所示。对于桥式的电压源型逆变器，C为滤波电容，容值一般较小，故其容抗远远大于负载阻抗。所以可以认为在一个开关周期T内，电感电流iL的平均值约等于输出电流值io。电感正向峰值参考电流由如下公式获得：iLp_ref*＝2*io_ref-Ineg(1)式中io_ref＝Io_amp*sinθ，Io_amp为逆变器额定功率下的输出电流峰值，Ineg为逆变器额定功率下设定的电感负向电流峰值(Ineg的大小既影响正向峰值电流的大小，也会影响逆变器的开关周期T)，sinθ为逆变器输出电压或电流相角的正弦值。2)确定电感电流的负向峰值参考电流iLn_ref*。负向峰值参考电流iLn_ref*，其电感电流波形如图4(a)所示。负向峰值参考电流iLn_ref*由图3所示的控制框图中的电压控制环的输出得到。3)确定功率开关器件的通断逻辑。以图1所示的单相H桥电压源型逆变器为例，阐述正半周期时功率开关器件的通断逻辑：a)首先功率开关器件Q2、Q3导通，直流电压源udc对滤波电感L进行充电，电感电流正向增加，当电感正向峰值电流iLp_peak达到正向峰值参考电流iLp_ref*时，功率开关器件Q2保持导通，功率开关器件Q3关断；b)功率开关器件Q3关断后，功率开关器件Q4互补导通。逆变器输出电压ug对滤波电感L进行反向充电，电感电流负向增加，当电感负向峰值电流iLn_peak达到正向峰值参考电流iLn_ref*时，功率开关器件Q2保持导通，功率开关器件Q4关断；c)功率开关器件Q4关断后，功率开关器件Q3互补导通。重复上述步骤a)和b)。逆变器输出电流波形的负半周与正半周类似，负半周时该控制方法的具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压源型离网逆变器的控制方法，逆变器包括输出滤波器，输出滤波器中包括电感，其特征在于，方法的步骤中包括：/n确定电感的正向峰值参考电流i

【技术特征摘要】
1.一种电压源型离网逆变器的控制方法，逆变器包括输出滤波器，输出滤波器中包括电感，其特征在于，方法的步骤中包括：
确定电感的正向峰值参考电流iLp_ref*和负向峰值参考电流iLn_ref*；其中，
将逆变器的输出电压参考ug*和输出电压值ug输入电压控制环，电压控制环的输出即为负向峰值参考电流iLn_ref*；
正向峰值参考电流iLp_ref*＝2*io_ref-Ineg；
式中io_ref＝Io_amp*sinθ，Io_amp为逆变器额定功率下的输出电流峰值，Ineg为逆变器额定功率下设定的电感负向电流峰值，sinθ为逆变器输出电压或电流相角的正弦值；
逆变器输出电流波形的正半周中的参考电流的设定方向和负半周中的参考电流的设定方向是相反的。


2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
所述电压控制环中采用PR控制器。


3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，
PR控制器的传递函数如下：式中，
kp...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海伟，张玲玲，李丹，杨锡旺，
申请(专利权)人：常州索维尔电子科技有限公司，江苏由甲申田新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32