本發明專利技術涉及一種Z源型兩開關并網逆變器的控制方法，屬于電能變換領域，用于光伏發電等可再生能源的并網發電。由直流側的輸入側二極管，阻抗網絡，單相橋臂，輸出側的濾波器，主控制器，交流電壓檢測電路，偏置電路，直流電壓檢測電路以及隔離驅動電路等組成。其中阻抗網絡中的一個直流電容用兩個串聯的電容替代，兩個串聯的電容的連接點作為交流側的一個輸出端，進而省去了一個橋臂，只需一個橋臂的兩個開關器件，利用逆變器的直通狀態，結合直流電壓閉環控制和并網電流的瞬時波形控制的雙閉環控制策略，同時實現直流電壓的恒定控制和交流側并網電流的正弦波形控制，本發明專利技術具有結構緊湊、成本低以及效率高、可靠性高等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種，屬于電能變換領域，用于光伏發電等可再生能源的并網發電。
技術介紹
目前，能源的短缺以及環境污染問題日益嚴重，以風力發電、光伏發電為代表的可再生能源發電技術因其不消耗地球化石能源、對環境零排放等優點，成為最有競爭力的解決能源和環境問題的途徑，獲得了廣泛關注，成為了當前的研究熱點。由于可再生發電源輸出的電能形式對環境變化更加敏感，波動較大，為此需要結合相應的電能變換技術來獲得滿足并網運行條件的直流電壓水平。在目前的解決方案中，對于光伏發電系統，其輸出為直流形式，一種方案是采用直流-直流-交流的兩級式結構實 現平穩的交流電能輸出。這種結構中直流側增加的開關變換器造成系統損耗增加，效率和可靠性均有所下降。另一種方案是采用Z源型逆變器，在直流發電源和傳統逆變器中間串接由兩個電感和電容組成的交叉阻抗網絡，利用逆變器的直通狀態對電感進行儲能，在非直通狀態釋放，進而間接實現直流電壓的升壓控制。在現有方案中，對于單相系統，采用兩個橋臂，即四個功率器件，造成損耗較大，成本較高，有待進一步進行性能優化。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種，用于光伏發電等可再生能源的并網發電，解決現有可再生能源并網發電系統中的并網逆變器的效率低、結構復雜等問題。一種Z源型兩開關并網逆變器，其組成包括直流正極輸入端的二極管，電感Z1，電容Cl，電容C2，電容C3，電感Z2，單相橋臂，濾波器； 所述的二極管的正極與外部直流電源的正極輸出端相連，作為所述的Z源型兩開關并網逆變器的正極輸入端，二極管與電感Zl的一端以及電容Cl的一端相連，電感Zl的另一端與電容C2的一端以及單相橋臂的正極輸入端相連，電容Cl的另一端與單相橋臂的負極輸入端以及電感Z2的一端相連，電容62的另一端與電容0的一端相連,作為所述的Z源型兩開關并網逆變器的一個交流輸出端與電網的一相相連，電容C3的另一端與電感Z2的另一端以及外部直流電源的負極輸出端相連，作為所述的Z源型兩開關并網逆變器的直流負極輸入端，單相橋臂的交流輸出端與濾波器的一端相連，濾波器的另一端作為所述的Z源型兩開關并網逆變器的另一個交流輸出端與電網另一相相連； 電網電壓檢測電路(9 )的輸入端與單相電網相連，用于檢測電網電壓，電網電壓檢測電路(9)的輸出端與同步信號產生電路(10)的輸入端相連，產生與電網電壓相同極性的方波信號，同步信號產生電路(10)的輸出端與主控制器(12)的第一輸入端相連，并網電流檢測電路(11)的輸入端串接于濾波電感(8 )與電網之間，用于檢測并網電流，并網電流檢測電路(11)的輸出端與主控制器(12)的第二輸入端相連，直流電壓檢測電路(13)的輸入端與電容Cl (3)的兩端相連，用于檢測電容Cl (3)的直流電壓，直流電壓檢測電路(13)的輸出端與主控制器(12)的第三輸入端相連，主控制器(12)的輸出端與隔離驅動電路(14)的輸入端相連，隔離驅動電路(14)的輸出端與單相橋臂(7)的信號輸入端相連，用于驅動單相橋臂(7)的兩個功率器件工作； 所述的采用直流電壓采樣模塊采集單相橋臂的直流輸入電壓，采用直流電壓調節器控制電容Cl的直流電壓，采用并網電流檢測模塊采集并網電流，采用電網電壓檢測模塊采集電網電壓，采用鎖相環模塊計算電網電壓相位，采用正弦值計算模塊計算電網電壓相位的正弦值，使用電流閉環控制模塊對并網電流進行控制，采用加入直通狀態的正弦波脈寬調制算法產生脈寬調制信號控制逆變器中的各個開關管工作； 所述的的步驟是， 步驟一、設置電容Cl的直流電壓的給定值，與直流電壓采樣模塊采集的電容Cl的直流電壓信號相減，獲得的差值通過直流電壓調節器獲得單相橋臂的直通占空比，以實現對電容Cl的直流電壓的恒定控制； 步驟二、采用電網電壓檢測模塊采集電網電壓，將較高的電網電壓轉換為較低的電壓信號，將采集的電網電壓信號輸入到鎖相環模塊，獲得電網電壓的實時相位，再將所述的電網電壓的實時相位輸入正弦值計算模塊，獲得電網電壓的實時相位的正弦值； 步驟三、設置并網電流幅值的給定值，與步驟二獲得的電網電壓的實時相位的正弦值相乘，獲得并網電流的瞬時給定值； 步驟四、采用并網電流檢測模塊采集并網電流，將采集到的并網電流與步驟三獲得的并網電流的瞬時給定值輸入到電流閉環控制模塊，獲得單相橋臂的輸出電壓的給定值；步驟五、將步驟一獲得的直通占空比以及步驟四獲得的逆變器的輸出電壓的給定值輸入到加入直通狀態的正弦波脈寬調制算法產生脈寬調制信號控制單相橋臂中的各個開關管工作，從而實現并網電流的閉環控制。 本專利技術所具有的優點本專利技術通過在將Z源逆變器中的阻抗網絡的一個直流電容替換為兩個串聯的直流電容，并將其連接點作為交流側的一個輸出端，進而省去了一個橋臂。由于本專利技術只采用一個橋臂，即兩個功率開關器件并結合直流電壓閉環控制算法以及并網電流的閉環控制算法就同時實現了直流電壓的升壓、穩壓控制以及將發電源的發電能量以單位功率因數輸送到電網中，因此與現有方案相比具有結構緊湊、效率高、可靠性高等優點。附圖說明圖I是本專利技術所述的Z源型兩開關并網逆變器的原理 圖2是本專利技術的控制方法的原理 圖3是本專利技術的控制方法的流程 圖4是本專利技術的產生直通狀態的SPWM的原理圖。具體實施例方式下面結合圖I至圖4具體說明本實施方式。一種Z源型兩開關并網逆變器，其組成包括直流正極輸入端的二極管，電感Zl，電容Cl，電容C2，電容C3，電感Z2，單相橋臂，濾波器； 所述的二極管的正極與外部直流電源的正極輸出端相連，作為所述的Z源型兩開關并網逆變器的正極輸入端，二極管與電感Zl的一端以及電容Cl的一端相連，電感Zl的另一端與電容C2的一端以及單相橋臂的正極輸入端相連，電容Cl的另一端與單相橋臂的負極輸入端以及電感Z2的一端相連，電容62的另一端與電容0的一端相連,作為所述的Z源型兩開關并網逆變器的一個交流輸出端與電網的一相相連，電容C3的另一端與電感Z2的另一端以及外部直流電源的負極輸出端相連，作為所述的Z源型兩開關并網逆變器的直流負極輸入端，單相橋臂的交流輸出端與濾波器的一端相連，濾波器的另一端作為所述的Z源型兩開關并網逆變器的另一個交流輸出端與電網另一相相連； 電網電壓檢測電路(9 )的輸入端與單相電網相連，用于檢測電網電壓，電網電壓檢測電路(9)的輸出端與同步信號產生電路(10)的輸入端相連，產生與電網電壓相同極性的方波信號，同步信號產生電路(10)的輸出端與主控制器(12)的第一輸入端相連，并網電流檢測電路(11)的輸入端串接于濾波電感(8)與電網之間，用于檢測并網電流，并網電流檢測電路(11)的輸出端與主控制器(12)的第二輸入端相連，直流電壓檢測電路(13)的輸入端與電容Cl (3)的兩端相連，用于檢測電容Cl (3)的直流電壓，直流電壓檢測電路(13)的輸出端與主控制器(12)的第三輸入端相連，主控制器(12)的輸出端與隔離驅動電路(14)的輸入端相連，隔離驅動電路(14)的輸出端與單相橋臂(7)的信號輸入端相連，用于驅動單相橋臂(7)的兩個功率器件工作。其中濾波器可以是濾波電感，也可以是電感和電容的組合形式。圖I是本專利技術所述的Z源型兩開關并網逆變器的原理圖，下面簡要分析其工作原理。由Z源變換器的工作本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種Z源型兩開關并網逆變器，其組成包括直流正極輸入端的二極管，電感L1，電容C1，電容C2，電容C3，電感L2，單相橋臂，濾波器；所述的二極管的正極與外部直流電源的正極輸出端相連，作為所述的Z源型兩開關并網逆變器的正極輸入端，二極管與電感L1的一端以及電容C1的一端相連，電感L1的另一端與電容C2的一端以及單相橋臂的正極輸入端相連，電容C1的另一端與單相橋臂的負極輸入端以及電感L2的一端相連，電容C2的另一端與電容C3的一端相連，作為所述的Z源型兩開關并網逆變器的一個交流輸出端與電網的一相相連，電容C3的另一端與電感L2的另一端以及外部直流電源的負極輸出端相連，作為所述的Z源型兩開關并網逆變器的直流負極輸入端，單相橋臂的交流輸出端與濾波器的一端相連，濾波器的另一端作為所述的Z源型兩開關并網逆變器的另一個交流輸出端與電網另一相相連；？電網電壓檢測電路（9）的輸入端與單相電網相連，用于檢測電網電壓，電網電壓檢測電路（9）的輸出端與同步信號產生電路（10）的輸入端相連，產生與電網電壓相同極性的方波信號，同步信號產生電路（10）的輸出端與主控制器（12）的第一輸入端相連，并網電流檢測電路（11）的輸入端串接于濾波電感（8）與電網之間，用于檢測并網電流，并網電流檢測電路（11）的輸出端與主控制器（12）的第二輸入端相連，直流電壓檢測電路（13）的輸入端與電容C1（3）的兩端相連，用于檢測電容C1（3）的直流電壓，直流電壓檢測電路（13）的輸出端與主控制器（12）的第三輸入端相連，主控制器（12）的輸出端與隔離驅動電路（14）的輸入端相連，隔離驅動電路（14）的輸出端與單相橋臂（7）的信號輸入端相連，用于驅動單相橋臂（7）的兩個功率器件工作；所述的Z源型兩開關并網逆變器的控制方法，其特征在于，采用直流電壓采樣模塊采集單相橋臂的直流輸入電壓，采用直流電壓調節器控制電容C1的直流電壓，采用并網電流檢測模塊采集并網電流，采用電網電壓檢測模塊采集電網電壓，采用鎖相環模塊計算電網電壓相位，采用正弦值計算模塊計算電網電壓相位的正弦值，使用電流閉環控制模塊對并網電流進行控制，采用加入直通狀態的正弦波脈寬調制算法產生脈寬調制信號控制逆變器中的各個開關管工作；所述的Z源型兩開關并網逆變器的控制方法的步驟是，步驟一、設置電容C1的直流電壓的給定值，與直流電壓采樣模塊采集的電容C1的直流電壓信號相減，獲得的差值通過直流電壓調節器獲得單相橋臂的直通占空比，以實現對電容C1的直流電壓的恒定控制；步驟二、采用電網電壓檢測模塊采集電網電壓，將較高的電網電壓轉換為較低的電壓信號，將采集的電網電壓信號輸入到鎖相環模塊，獲得電網電壓的實時相位，再將所述的電網電壓的實時相位輸入正弦值計算模塊，獲得電網電壓的實時相位的正弦值；步驟三、設置并網電流幅值的給定值，與步驟二獲得的電網電壓的實時相位的正弦值相乘，獲得并網電流的瞬時給定值；步驟四、采用并網電流檢測模塊采集并網電流，將采集到的并網電流與步驟三獲得的并網電流的瞬時給定值輸入到電流閉環控制模塊，獲得單相橋臂的輸出電壓的給定值；步驟五、將步驟一獲得的直通占空比以及步驟四獲得的逆變器的輸出電壓的給定值輸入到加入直通狀態的正弦波脈寬調制算法產生脈寬調制信號控制單相橋臂中的各個開關管工作，從而實現并網電流的閉環控制。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：李宣南，樸順善，毛飛，
申請(專利權)人：哈爾濱東方報警設備開發有限公司，
類型：發明
國別省市：
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