维持三电平光伏逆变器中点电压平衡的滞环控制方法

1、(19)中民*CCNN110033117788773377AA*(12)发明专利申请(10)申请公布号 CN 103178737(43)申请公布日 2013.06.26A(21)申请号201310095947.0(22)申请日2013.03.25(71)申请人江苏宝丰新能源科技地址 213000 江苏省常州市新北区光伏产业园创新大道 99 号(72)发明人陈波(74)专利机构 常州市维益专利事务所32211何学成人(51)Int.Cl.H02M 7/483 (2007.01)权利要求书1页说明书3页附图4页(54) 发明名称维持三电平光伏逆变器中点电压平衡的滞环方法(57) 摘要本发明属于逆变

2、器领域，具体是一种维持三电平光伏逆变器中点电压平衡的滞环方法。维持三电平光伏逆变器中点电压平衡的滞环方法，它包括连接电池板的 EMI 滤波器、Boost 升压电路、三电平逆变器、低通滤波器以及连接市电的EMI 滤波器 ；EMI 滤波器滤除电池板的直流电的高频噪声的干扰，直流电进入 Boost 升压电路后提高DC 电压，然后进入三电平逆变器将DC 电流转换成为 AC 电流，然后通过低通滤波器输送到连接市电的 EMI 滤波器，还包括基于 DSP 和 CPLD 的控制电路。本发明的优点是本方法直接在软件每个中断处理程序中完成增加另外的时间开销和较多的运算量，使得程序在一个合理的滞环范围内稳定运行。C

3、N 103178737 A权利要求书CN 103178737 A1/1 页1. 维持三电平光伏逆变器中点电压平衡的滞环方法，它包括连接电池板的 EMI 滤波器、Boost 升压电路、三电平逆变器、低通滤波器以及连接市电的 EMI 滤波器 ；EMI 滤波器滤除电池板的直流电的高频噪声的干扰，直流电进入 Boost 升压电路后提高 DC 电压，然后进入三电平逆变器将DC 电流转换成为AC 电流，然后通过低通滤波器输送到连接市电的EMI滤波器，其特征在于 ：还包括基于 DSP 和 CPLD 的电路 , 该电路的方法如下 ：a、根据运算指令计算空间矢量的幅值和相角的步骤 ；b该矢量处于哪个扇区和角形的

4、步骤 ；c、计算各 7 段式导通序列的导通时间的步骤 ；d中点电压偏移量是否在 -1% 1% 的范围内，是在 -1% 1% 的范围时则两个小矢量个导通 50% ；不是在 -1% 1% 的范围时则中点电压是否正向偏移 ；e、根据 d 步骤中，中点电压是正向偏移，则根据中点电压的偏移量将负小矢量导通比例在上一个计算周期基础上逐渐继续增大或减小 ；当中点电压不是正向偏移时，则根据中点电压的偏移量将正小矢量导通比例在上一个计算周期基础上逐渐继续增大或减小 ；f、窄脉冲处理程序，PWM 输出。2. 根据权利要求 1 所述的维持三电平光伏逆变器中点电压平衡的滞环征在于 ：步骤 e 中所述的负小矢量比例、正

5、小矢量比例均大于 50%。方法，其特2说明书CN 103178737 A1/3 页维持三电平光伏逆变器中点电压平衡的滞环方法技术领域0001本发明属于逆变器领域，具体是一种维持三电平光伏逆变器中点电压平衡的滞环方法。背景技术0002目前在业界 10 20kW 功率等级光伏并网逆变器系统中，其主电路拓扑主要是Boost+ 基于三电平技术的逆变器两级结构，其中三电平的一大就是要一直维持直流侧中点电压的平衡，但是由于元件参数的差异和输出的误差，难免中点电压会不平衡，如果不加以换为两电平。，就会逐渐，大大降低逆变电流的波形质量直到整个三电平系统转，目前业界主要有两类策略 ：一是利用前级 Boost 来

6、，通过在Boost 的占空比来不断调节，但这样就必须要求前级是Boost 电路，而且如果都要求有 MPPT 功能时候，就会顾此失彼，牺牲一种功能 ；另外一种策略就是实时检测流过中点的电流，结合电压偏移通过一系列的基于空间矢量变换计算使得上下电容的电荷量达到一动态平衡，这样做虽然理论上可以做到精确件计算量。，但这样增加了硬件成本和软发明内容0003本发明上述中存在的缺点，提出一种节省时间和运算量的基于实时改变小矢量导通因子的维持三电平光伏逆变器中点电压平衡的滞环0004本发明提供了如下技术方案 ：0005维持三电平光伏逆变器中点电压平衡的滞环方法。方法，它包括连接电池板的 EMI滤波器、Boos

7、t 升压电路、三电平逆变器、低通滤波器以及连接市电的 EMI 滤波器 ；EMI 滤波器滤除电池板的直流电的高频噪声的干扰，直流电进入 Boost 升压电路后提高 DC 电压，然后进入三电平逆变器将 DC 电流转换成为 AC 电流，然后通过低通滤波器输送到连接市电的EMI 滤波器，还包括基于 DSP 和 CPLD 的电路 , 该电路的方法如下 ：0006a、根据运算指令计算空间矢量的幅值和相角的步骤 ；0007b该矢量处于哪个扇区和角形的步骤 ；0008c、计算各 7 段式导通序列的导通时间的步骤 ；0009d中点电压偏移量是否在 -1% 1% 的范围内，是在 -1% 1% 的范围时则两个小矢量

8、个导通 50% ；不是在 -1% 1% 的范围时则中点电压是否正向偏移 ；0010 e、根据 d 步骤中，中点电压是正向偏移，则根据中点电压的偏移量将负小矢量导通比例在上一个计算周期基础上逐渐继续增大或减小 ；当中点电压不是正向偏移时，则根据中点电压的偏移量将正小矢量导通比例在上一个计算周期基础上逐渐继续增大或减小 ；0011 f、窄脉冲处理程序，PWM 输出。0012 步骤 e 中所述的负小矢量比例、正小矢量比例均大于 50%。3说明书CN 103178737 A2/3 页0013本发明的优点是本方法直接在软件每个中断处理程序中完成间开销和较多的运算量，使得程序在一个合理的滞环范围内稳定运行

9、。增加另外的时附图说明0014图 1发明的结构示意图 ；0015图 2 为实时调整小矢量导通因子示意图（以正小矢量为例）；0016图 3 为三电平空间矢量对应图（以第一扇区第三个三角形为例）；0017图 4 导通因子过小时抛弃窄脉冲示意图（以第一扇区第三个三角形为例），其中（a）为正常的的 7 段式导通序列，(b) 简单的处理窄脉冲方式，(c) 本发明中所采取的处理窄脉冲方式 ；0018图 5T 型三电平拓扑结构 ；0019图 6 本发明方法流程图 ；具体实施方式0020 如图 2（以正小矢量为例）所示，本发明采用 7 段式导通序列，为了降低开关损耗， 每个序列都从小矢量出发，而小矢量总是成对

10、出现，另外一个必为冗余矢量，本发明的就是两个成对出现的小矢量的导通因子。如果理论上中点电压处于一个较为接受的范围比如 1%，每个小矢量的导通比例就是各占 0.5，刚好使得不偏向任何一个直流侧电容。如果中点电压往正向偏移但未达到 2%，那么相应正小矢量的导通比例就下降到 0.4，负小矢量的比例就提高到 0.6，如果继续正向偏移，将继续按照这个趋势去调节 ；如果中点电压偏移在 1% 以内，就停止修改导通因子，如果反向偏移，就相应增大正小矢量的导通因子。如果导通因子达到 0.9 或者 0.1，就停止改变导通因子，因为导通时间过短就会造成窄脉冲，这时就直接抛弃该导通时间短的小矢量，但作为一个整体，必须

11、同时抛弃三相的导通序列，否则就会使得输出波形畸变，如图 3 和图 4（以第一扇区第 3 个三角形为例）所示。如果此时中点电压仍然偏移加大，甚至超出保护范围，这样就必须停止逆变器工作，认为其故障，进行其它方面的排查。0021维持三电平光伏逆变器中点电压平衡的滞环方法，它包括连接电池板的 EMI滤波器、Boost 升压电路、三电平逆变器、低通滤波器以及连接市电的 EMI 滤波器 ；EMI 滤波器滤除电池板的直流电的高频噪声的干扰，直流电进入 Boost 升压电路后提高 DC 电压，然后进入三电平逆变器将 DC 电流转换成为 AC 电流，然后通过低通滤波器输送到连接市电的EMI 滤波器，还包括基于

12、DSP 和 CPLD 的电路 , 该电路的方法如下 ：0022a、根据运算指令计算空间矢量的幅值和相角的步骤 ；0023b该矢量处于哪个扇区和角形的步骤 ；0024c、计算各 7 段式导通序列的导通时间的步骤 ；0025d中点电压偏移量是否在 -1% 1% 的范围内，是在 -1% 1% 的范围时则两个小矢量个导通 50% ；不是在 -1% 1% 的范围时则中点电压是否正向偏移 ；0026e、根据 d 步骤中，中点电压是正向偏移，则根据中点电压的偏移量将负小矢量导通比例在上一个计算周期基础上逐渐继续增大或减小 ；当中点电压不是正向偏移时，则根据中点电压的偏移量将正小矢量导通比例在上一个计算周期基础上逐渐继续增大或减4