CN102684530A - 一种具有无功补偿功能的无变压器型逆变器的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力电子技术领域，具体地说是一种具有无功补偿功能的无变压器型逆变器的控制方法，包括功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4、功率开关管S5、功率开关管S6、滤波电感L1和滤波电感L2组成的无变压器型逆变器电路，本发明同现有技术相比，采用改良的H6单相逆变全桥单极性调制实现光伏逆变器无功补偿，使开关损耗得到减小，效率得到提高，从而降低了成本。

Description

一种具有无功补偿功能的无变压器型逆变器的控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，具体地说是一种具有无功补偿功能的无变压器型逆变器的控制方法。
背景技术
近年来，太阳能由于具有众多的环保和经济方面的好处以及久经验证的可靠性，因而成为一种主要的再生能源形态。常规的光伏并网发电系统的主要功能是完成光伏阵列的并网发电控制，即将光伏阵列的直流电能转换为与电网同频同相的交流电能馈送给电网。光伏阵列在光伏并网发电的同时还可以对电网中的无功和谐波进行补偿或抑制，进而提高电网供电质量和能力，并减少线路损耗，该系统的使用可以节省相应设备的投资，拓宽了光伏并网发电的应用范围，具有广阔的发展前景。
对于中小功率的单向无变压器型并网光伏逆变器，无功补偿往往采用双极性调制的全桥电路来实现。但双极性调制的全桥电路存在开关损耗大、滤波电感大，效率低的缺点。
因此设计一种能够提高效率的具有无功补偿功能的无变压器型逆变器的控制方法是至关重要的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种能够提高效率的具有无功补偿功能的无变压器型逆变器的控制方法。
为了达到上述目的，本发明设计了一种具有无功补偿功能的无变压器型逆变器的控制方法，包括功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4、功率开关管S5、功率开关管S6、滤波电感L1和滤波电感L2组成的无变压器型逆变器电路，其特征在于：无变压器型逆变器电路完成无功补偿功能时，依次完成如下步骤并不断循环：步骤1，在t0-t1时，功率开关管S1、功率开关管S6和功率开关管S4以频率为19.2KHz的高频脉冲宽度调制PWM切换且功率开关管S1、功率开关管S6和功率开关管S4的动作相同，功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S5关断；步骤2，在t1-t2时，功率开关管S1和功率开关管S4以相同的频率为19.2KHz的高频脉冲宽度调制PWM信号切换，功率开关管S6开通，功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S5关断；步骤3，在t2-t3时，功率开关管S2、功率开关管S5和功率开关管S3以频率为19.2KHz的高频脉冲宽度调制PWM切换且功率开关管S2、功率开关管S5和功率开关管S3的动作相同，功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S6关断；步骤4，在t3-t4时，功率开关管S2和功率开关管S3以相同的频率为19.2KHz的高频脉冲宽度调制PWM信号切换，功率开关管S5开通，功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S6关断；所述的t0、t1、t2、t3、t4按照时间先后顺序排列，t0指无变压器型逆变器电路输出电流由负转正的时刻，t1指电网电压由负转正的时刻，t2指无变压器型逆变器电路输出电流由正转负的时刻，t3指电网电压由正转负的时刻，t4指无变压器型逆变器电路输出电流第二次由负转正的时刻。
所述的无变压器型逆变器电路包括功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4、功率开关管S5、功率开关管S6、滤波电感L1、滤波电感L2、功率二极管D1、功率二极管D2、直流DC和滤波电容C，功率开关管S1的集电极与功率开关管S3的集电极连接后与直流DC的正极连接；功率二极管D1的阴极分三路分别与功率开关管S1的发射极、功率开关管S5的集电极以及滤波电感L1的一端连接，滤波电感L1的另一端与滤波电容C的一端连接，功率二极管D1的阳极分两路分别与功率开关管S6的发射极以及功率开关管S4的集电极连接；功率二极管D2的阴极分三路分别与功率开关管S3的发射极、功率开关管S6的集电极以及滤波电感L2的一端连接，滤波电感L2的另一端与滤波电容C的另一端连接，功率二极管D2的阳极分两路分别与功率开关管S5的发射极以及功率开关管S2的集电极连接；功率开关管S2的发射极与功率开关管S4的发射极连接后与直流DC的负极连接。
本发明同现有技术相比，采用改良的H6单相逆变全桥单极性调制实现光伏逆变器无功补偿，使开关损耗得到减小，效率得到提高，从而降低了成本。
附图说明
图1为本发明的驱动信号图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明在t1-t2时刻，功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S6开通时的电流回路图。
图4为本发明在t1-t2时刻，功率开关管S1和功率开关管S4关断，功率开关管S6开通时的电流回路图。
图5为本发明在t3-t4时刻，功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S5开通时的电流回路图。
图6为本发明在t3-t4时刻，功率开关管S2和功率开关管S3关断，功率开关管S5开通时的电流回路图。
具体实施方式
现结合附图对本发明做进一步描述。
参见图1，本发明设计了一种具有无功补偿功能的无变压器型逆变器的控制方法，包括功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4、功率开关管S5、功率开关管S6、滤波电感L1和滤波电感L2组成的无变压器型逆变器电路。无变压器型逆变器电路完成无功补偿功能时，电路依次完成如下步骤并不断循环：步骤1，在t0-t1时，功率开关管S1、功率开关管S6和功率开关管S4以频率为19.2KHz的高频脉冲宽度调制PWM切换且功率开关管S1、功率开关管S6和功率开关管S4的动作相同，功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S5关断；步骤2，在t1-t2时，功率开关管S1和功率开关管S4以相同的频率为19.2KHz的高频脉冲宽度调制PWM信号切换，功率开关管S6开通，功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S5关断；步骤3，在t2-t3时，功率开关管S2、功率开关管S5和功率开关管S3以频率为19.2KHz的高频脉冲宽度调制PWM切换且功率开关管S2、功率开关管S5和功率开关管S3的动作相同，功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S6关断；步骤4，在t3-t4时，功率开关管S2和功率开关管S3以相同的频率为19.2KHz的高频脉冲宽度调制PWM信号切换，功率开关管S5开通，功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S6关断；所述的t0、t1、t2、t3、t4按照时间先后顺序排列，t0指无变压器型逆变器电路输出电流由负转正的时刻，t1指电网电压由负转正的时刻，t2指无变压器型逆变器电路输出电流由正转负的时刻，t3指电网电压由正转负的时刻，t4指无变压器型逆变器电路输出电流第二次由负转正的时刻。
参见图2，无变压器型逆变器电路包括功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4、功率开关管S5、功率开关管S6、滤波电感L1、滤波电感L2、功率二极管D1、功率二极管D2、直流DC和滤波电容C。功率开关管S1的集电极与功率开关管S3的集电极连接后与直流DC的正极连接；功率二极管D1的阴极分三路分别与功率开关管S1的发射极、功率开关管S5的集电极以及滤波电感L1的一端连接，滤波电感L1的另一端与滤波电容C的一端连接，功率二极管D1的阳极分两路分别与功率开关管S6的发射极以及功率开关管S4的集电极连接；功率二极管D2的阴极分三路分别与功率开关管S3的发射极、功率开关管S6的集电极以及滤波电感L2的一端连接，滤波电感L2的另一端与滤波电容C的另一端连接，功率二极管D2的阳极分两路分别与功率开关管S5的发射极以及功率开关管S2的集电极连接；功率开关管S2的发射极与功率开关管S4的发射极连接后与直流DC的负极连接。
本发明在工作时，依次完成如下步骤并不断循环：
步骤1，在t0-t1时，功率开关管S1、功率开关管S6和功率开关管S4以频率为19.2KHz的高频脉冲宽度调制PWM切换且功率开关管S1、功率开关管S6和功率开关管S4的动作相同，功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S5关断。
步骤2，在t1-t2时，功率开关管S1和功率开关管S4以相同的频率为19.2KHz的高频脉冲宽度调制PWM信号切换，功率开关管S6开通，功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S5关断。参见图3，当功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S6开通时，由直流DC、功率开关管S1、滤波电感L1、滤波电容C、滤波电感L2、功率开关管S6和功率开关管S4形成电流回路。参见图4，当功率开关管S1和功率开关管S4关断，功率开关管S6开通时，由滤波电感L1、滤波电容C、滤波电感L2、功率开关管S6和功率二极管D1形成电流回路。
步骤3，在t2-t3时，功率开关管S2、功率开关管S5和功率开关管S3以频率为19.2KHz的高频脉冲宽度调制PWM切换且功率开关管S2、功率开关管S5和功率开关管S3的动作相同，功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S6关断。
步骤4，在t3-t4时，功率开关管S2和功率开关管S3以相同的频率为19.2KHz的高频脉冲宽度调制PWM信号切换，功率开关管S5开通，功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S6关断。参见图5，当功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S5开通时，直流DC、功率开关管S3、滤波电感L2、滤波电容C、滤波电感L1、功率开关管S5和功率开关管S2形成电流回路。参见图6，当功率开关管S2和功率开关管S3关断，功率开关管S5开通时，由滤波电感L2、滤波电容C、滤波电感L1、和功率二极管D2形成电流回路。
本发明的无功补偿控制方法，功率开关管S5与功率二极管D2和功率开关管S6与功率二极管D1构成交流旁路，可有效的减小共模漏电流。在高频开关管关断时，功率开关管S5与功率二极管D2或功率开关管S6与功率二极管D1构成交流旁路，滤波电感输入侧对DC负的电压为0.5Vdc，而双极性调制时，滤波电感输入侧对DC负电压为Vdc，所以输出电流的谐波较小。由于采用单极性调制方式，减少了功率开关管的开通个数，所以转换效率较高，且能够实现无功补偿。

Claims (2)

1.一种具有无功补偿功能的无变压器型逆变器的控制方法，包括功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4、功率开关管S5、功率开关管S6、滤波电感L1和滤波电感L2组成的无变压器型逆变器电路，其特征在于：无变压器型逆变器电路完成无功补偿功能时，依次完成如下步骤并不断循环：步骤1，在t0-t1时，功率开关管S1、功率开关管S6和功率开关管S4以高频19.2KHz脉冲宽度调制PWM切换且功率开关管S1、功率开关管S6和功率开关管S4的动作相同，功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S5关断；步骤2，在t1-t2时，功率开关管S1和功率开关管S4以相同的高频19.2KHz脉冲宽度调制PWM信号切换，功率开关管S6开通，功率开关管S2、功率开关管S3和功率开关管S5关断；步骤3，在t2-t3时，功率开关管S2、功率开关管S5和功率开关管S3以高频19.2KHz脉冲宽度调制PWM切换且功率开关管S2、功率开关管S5和功率开关管S3的动作相同，功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S6关断；步骤4，在t3-t4时，功率开关管S2和功率开关管S3以相同的高频19.2KHz脉冲宽度调制PWM信号切换，功率开关管S5开通，功率开关管S1、功率开关管S4和功率开关管S6关断；所述的t0、t1、t2、t3、t4按照时间先后顺序排列，t0指无变压器型逆变器电路输出电流由负转正的时刻，t1指电网电压由负转正的时刻，t2指无变压器型逆变器电路输出电流由正转负的时刻，t3指电网电压由正转负的时刻，t4指无变压器型逆变器电路输出电流第二次由负转正的时刻。
2.根据权利要求1所述的一种无变压器型逆变器电路，其特征在于：包括功率开关管S1、功率开关管S2、功率开关管S3、功率开关管S4、功率开关管S5、功率开关管S6、滤波电感L1、滤波电感L2、功率二极管D1、功率二极管D2、直流DC和滤波电容C，功率开关管S1的集电极与功率开关管S3的集电极连接后与直流DC的正极连接；功率二极管D1的阴极分三路分别与功率开关管S1的发射极、功率开关管S5的集电极以及滤波电感L1的一端连接，滤波电感L1的另一端与滤波电容C的一端连接，功率二极管D1的阳极分两路分别与功率开关管S6的发射极以及功率开关管S4的集电极连接；功率二极管D2的阴极分三路分别与功率开关管S3的发射极、功率开关管S6的集电极以及滤波电感L2的一端连接，滤波电感L2的另一端与滤波电容C的另一端连接，功率二极管D2的阳极分两路分别与功率开关管S5的发射极以及功率开关管S2的集电极连接；功率开关管S2的发射极与功率开关管S4的发射极连接后与直流DC的负极连接。
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