一种并网逆变器的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种并网逆变器的控制方法，基于基本矢量重构虚拟小矢量和重构的虚拟中矢量，利用虚拟小矢量和重构的虚拟中矢量对并网逆变器中点电压进行控制，可以实现在每个扇区中的每个区域都对中点电压进行控制。本发明专利技术重构的虚拟中矢量减少了均压控制对并网电流的影响，兼顾了中点电位的控制与并网电流的电能质量。本发明专利技术还引入了均压因子，从而使得当中点电压偏差越大时，均压效果越强，所使用的重构的虚拟中矢量使得在高调制深度条件下，提升中点电位的均压效果、速度，同时保证并网的电能质量。能质量。能质量。

【技术实现步骤摘要】
一种并网逆变器的控制方法


[0001]本专利技术涉及一种并网逆变器的控制方法，属于逆变器


技术介绍

[0002]传统两电平逆变器的电压和电流变化很大，由于开关应力等因素，使得两电平逆变器在高压大功率的应用存在部分问题，所以很多学者不断对逆变电路结构进行改进，后续衍生处理三电平、四电平等多电平逆变器，在相同电压等级情况下，每个电力电子开关管的承压都低于两电平逆变器，更适合应用于高压大功率的场合，随着电子电力的发展，多电平逆变技术的研究，已经深入到发电厂、高压交流电机的变频调速、微电网、冶金、钢铁等相关领域。
[0003]NPC型(中点钳位型)三电平逆变器的直流侧含有两个容值相等的直流电容器并使用二极管钳位，正是由于这种电路结构使得输出的电平数增加，所以相较于两电平可以产生三种不同的相电压输出状态，所以称之为三电平逆变器。但是在非理想状态下，直流侧的电容大小有限，且制造工艺的问题，会使两个直流电容之间存在压差，使得电路拓扑中的开关期间耐压不均衡，增加了开关器件的应力，同时使负载的输出含有低次谐波，造成输出电压谐波含量大，提高了谐波畸变因数，如果重点电压抖动严重，会影响电容的使用寿命。并且在并网时，有着严格的并网电流要求，只有在中点电位平衡时，由基本矢量构成的空间正六边形才会呈现中心对称分布，当中点电位偏差过大时，输出的正负电压幅值也存在过大的偏差，这样就使得合成的电压矢量与目标矢量有较大的偏差，导致输出波形存在畸变，严重时导致输出电平数减少或者并网失败。
[0004]申请公布号为CN113783452A的中国专利文件公开了一种逆变器的调制方法、装置、逆变器、存储介质及处理器，该专利文件通过虚拟矢量参与合成参考电压矢量，避免了逆变器输出波形存在畸变导致的并网失败，但是该申请在对逆变器进行调制时，中点电压的均压效果较差，且均压速度较慢。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种并网逆变器的控制方法，用以解决并网逆变器均压效果差且均压速度慢的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的方案和技术效果包括：
[0007]本专利技术的一种并网逆变器的控制方法，包括如下步骤：
[0008]1)构建空间电压矢量，所述空间电压矢量包括多个基本矢量，基本矢量的类型包括零矢量、小矢量、中矢量和大矢量；
[0009]2)通过如下公式构建虚拟小矢量：
[0010][0011]其中，V1为虚拟小矢量，T1为虚拟小矢量的作用时间，V2和V3均为与虚拟小矢量V1对
应的小矢量，σ为自调整均压因子，且
‑
1≤σ≤1；
[0012]3)通过如下公式构建虚拟中矢量：
[0013][0014]其中，V
11
为虚拟中矢量，T
11
为虚拟中矢量的作用时间，V4、V5、V6均为与虚拟中矢量V
11
对应的对应为小矢量或中矢量，τ、υ为重构因子，且
‑
1≤τ、υ≤1，μ、δ为自调整均压因子，且
‑
0.5≤μ≤0.5，
‑
0.5≤δ≤0.5；
[0015]4)获取并网逆变器的参考电压矢量，确定参考电压矢量在空间电压矢量中所处的扇区以及扇区内的区域，并选择合成参考电压矢量所需要的合成矢量，所述合成矢量包括零矢量和大矢量，还包括以下三种中的任意一种：小矢量和虚拟中矢量、虚拟小矢量和中矢量、虚拟小矢量和虚拟中矢量；根据合成矢量对应确定基本矢量并确定基本矢量的输出次序，根据所述输出次序确定逆变器中开关器件的开关序列；
[0016]5)利用伏秒平衡原则确定构成合成矢量的基本矢量的基本矢量时间；依据基本矢量的输出次序和基本矢量时间，得到并网逆变器的矢量脉宽调制波，并依据所述矢量脉宽调制波对并网逆变器进行控制。
[0017]上述技术方案的有益效果为：本专利技术提供的并网逆变器的控制方法，基于基本矢量重构虚拟小矢量和重构的虚拟中矢量，利用虚拟小矢量和重构的虚拟中矢量对并网逆变器中点电压进行控制，可以实现在每个扇区中的每个区域都对中点电压进行控制。本专利技术重构的虚拟中矢量减少了均压控制对并网电流的影响，兼顾了中点电位的控制与并网电流的电能质量。本专利技术还引入了均压因子，从而使得当中点电压偏差越大时，均压效果越强，所使用的重构虚拟中矢量使得在高调制深度条件下，提升中点电位的均压效果、速度，同时保证并网的电能质量。
[0018]进一步地，所述步骤2)中，自适应均压因子通过如下公式获得：
[0019]σ＝λ*(ΔV
*
*ξ)
[0020]其中，ΔV
*
为标幺化后的中点电位偏差，ξ为经验比例系数，λ为符号系数，由基本电压矢量的电流方向和中点电位偏差决定；所述中点电位偏差为标幺化处理的逆变器直流侧两端的电压差。
[0021]上述技术方案的有益效果为：以中点电位偏差作为控制条件来调整自适应均压因子，从而提高了均压的控制效果和均压速度。
[0022]进一步地，经验比例系数根据中点电位的控制精度、直流母线电压和动态过程中的中点电位偏差确定；其中，经验比例系数与中点电位的控制精度成正比，与中点电位偏差和直流母线电压的比值成反比。
[0023]进一步地，所述重构因子根据中点电位偏差确定；当合成参考电压矢量中所使用的合成矢量使得中点电位平衡时，则对应的重构因子大于0；当合成参考电压矢量中所使用的合成矢量使得中点电位偏差增大时，则对应的重构因子小于等于0。
[0024]进一步地，所述自调整均压因子通过如下公式获得：
[0025][0026]其中，ΔV
*
为标幺化后的中点电位偏差，ξ1、ξ2为经验比例系数，λ1、λ2均为符号系数，由参考电压矢量的电流方向和中点电位偏差决定；所述中点电位偏差为标幺化处理的并网逆变器直流侧设置的两个均压电容的电压差。
[0027]上述技术方案的有益效果为：以中点电位偏差作为控制条件来调整自调整均压因子，从而提高了均压的控制效果和均压速度。
[0028]进一步地，经验比例系数根据中点电位的控制精度、直流母线电压和中点电位偏差确定；其中，经验比例系数与中点电位的控制精度成正比，经验比例系数与中点电位偏差和直流母线电压的比值成反比。
[0029]进一步地，采用如下方法得到参考电压矢量：获取参考电流、滤波器输出的电流当前值、电容电流和电网电压，将参考电流值和滤波器输出的电流当前值作差得到的差值输入至调节器，进行变换调节控制器得到输出值，所述输出值加上电网电压并减去设定倍数的电容电流得到参考电压矢量。
[0030]进一步地，空间电压矢量包括六个扇区，每个扇区均包括5个区域；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第一扇区的第一区域时，基本矢量的输出次序为：PPO、POO、OOO、OON、ONN、OON、OOO、POO、PPO；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第一扇区的第二区域时，基本矢量的输出次序为：PPO、POO、PON、OON、ONN、O本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并网逆变器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤:1)构建空间电压矢量，所述空间电压矢量包括多个基本矢量，基本矢量的类型包括零矢量、小矢量、中矢量和大矢量；2)通过如下公式构建虚拟小矢量：其中，V1为虚拟小矢量，T1为虚拟小矢量的作用时间，V2和V3均为与虚拟小矢量V1对应的小矢量，σ为自调整均压因子，且
‑
1≤σ≤1；3)通过如下公式构建虚拟中矢量：其中，V
11
为虚拟中矢量，T
11
为虚拟中矢量的作用时间，V4、V5、V6均为与虚拟中矢量V
11
对应的对应为小矢量或中矢量，τ、υ为重构因子，且
‑
1≤τ、υ≤1，μ、δ为自调整均压因子，且
‑
0.5≤μ≤0.5，
‑
0.5≤δ≤0.5；4)获取并网逆变器的参考电压矢量，确定参考电压矢量在空间电压矢量中所处的扇区以及扇区内的区域，并选择合成参考电压矢量所需要的合成矢量，所述合成矢量包括零矢量和大矢量，还包括以下三种中的任意一种：小矢量和虚拟中矢量、虚拟小矢量和中矢量、虚拟小矢量和虚拟中矢量；根据合成矢量对应确定基本矢量并确定基本矢量的输出次序，根据所述输出次序确定并网逆变器中开关器件的开关序列；5)利用伏秒平衡原则确定构成合成矢量的基本矢量的基本矢量时间；依据基本矢量的输出次序和基本矢量时间，得到并网逆变器的矢量脉宽调制波，并依据所述矢量脉宽调制波对并网逆变器进行控制。2.根据权利要求1所述的并网逆变器的控制方法，其特征在于，步骤2)中，自适应均压因子通过如下公式获得：σ＝λ*(ΔV
*
*ξ)其中，ΔV
*
为标幺化后的中点电位偏差，ξ为经验比例系数，λ为符号因数，由参考电压矢量的电流方向和中点电位偏差决定；所述中点电位偏差为标幺化处理的并网逆变器直流侧设置的两个均压电容的电压差。3.根据权利要求2所述的并网逆变器的控制方法，其特征在于，经验比例系数根据中点电位的控制精度、直流母线电压和动态过程中的中点电位偏差确定；其中，经验比例系数与中点电位的控制精度成正比，与中点电位偏差和直流母线电压的比值成反比。4.根据权利要求1所述的并网逆变器的控制方法，其特征在于，所述重构因子根据中点电位偏差确定；当合成参考电压矢量中所使用的合成矢量使得中点电位平衡时，则对应的重构因子大于0；当合成参考电压矢量中所使用的合成矢量使得中点电位偏差增大时，则对应的重构因子小于等于0。5.根据权利要求1所述的并网逆变器的控制方法，其特征在于，所述自调整均压因子通过如下公式获得：
其中，ΔV
*
为标幺化后的中点电位偏差，ξ1和ξ2均为经验比例系数，λ1和λ2均为符号系数，由参考电压矢量的电流方向和中点电位偏差决定；所述中点电位偏差为标幺化处理的并网逆变器直流侧设置的两个均压电容的电压差。6.根据权利要求5所述的并网逆变器的控制方法，其特征在于，经验比例系数根据中点电位的控制精度、直流母线电压和中点电位偏差确定；其中，经验比例系数与中点电位的控制精度成正比，经验比例系数与中点电位偏差和直流母线电压的比值成反比。7.根据权利要求1所述的并网逆变器的控制方法，其特征在于，采用如下方法得到参考电压矢量：获取电流参考值、电网电流当前值、电容电流当前值和电网电压当前值，电容电流为并网逆变器交流侧设置的LCL滤波器的电容电流；将电流参考值和电网电流当前值作差，对得到的差值进行调节控制以得到输出值，将输出值加上电网电压当前值并减去设定倍数的电容电流当前值得到参考电压矢量。8.根据权利要求1所述的并网逆变器的控制方法，其特征在于，空间电压矢量包括六个扇区，每个扇区均包括5个区域；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第一扇区的第一区域时，基本矢量的输出次序为：PPO、POO、OOO、OON、ONN、OON、OOO、POO、PPO；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第一扇区的第二区域时，基本矢量的输出次序为：PPO、POO、PON、OON、ONN、OON、PON、POO、PPO；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第一扇区的第三区域时，基本矢量的输出次序为：PPO、POO、PON、PNN、ONN、PNN、PON、POO、PPO；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第一扇区的第四区域时，基本矢量的输出次序为：PPO、PPN、PON、OON、ONN、OON、PON、PPN、PPO；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第一扇区的第五区域时，基本矢量的输出次序为：PPO、PPN、PON、PNN、ONN、PNN、PON、PPN、PPO；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第二扇区的第一区域时，基本矢量的输出次序为：PPO、OPO、OOO、OON、NON、OON、OOO、OPO、PPO；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第二扇区的第二区域时，基本矢量的输出次序为：PP0、OPO、OPN、OON、NON、OON、OPN、OPO、PPO；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第二扇区的第三区域时，基本矢量的输出次序为：PPO、PPN、OPN、OON、NON、OON、OPN、PPN、PPO；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第二扇区的第四区域时，基本矢量的输出次序为：PPO、OPO、OPN、NPN、NON、NPN、OPN、OPO、PPO；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第二扇区的第五区域时，基本矢量的输出次序为：PPO、PPN、OPN、NPN、NON、NPN、OPN、PPN、PPO；当参考电压矢量处于空间电压矢量中第三扇区的第一区域时，基本...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄景涛，杨清，张鹏，刘俊志，刘帅，蒋广旭，池小梅，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：