CN102931682B - 一种载波变频控制方法 - Google Patents
一种载波变频控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102931682B CN102931682B CN201210425727.5A CN201210425727A CN102931682B CN 102931682 B CN102931682 B CN 102931682B CN 201210425727 A CN201210425727 A CN 201210425727A CN 102931682 B CN102931682 B CN 102931682B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carrier frequency
- current
- output
- deviate
- inverter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Abstract
本发明涉及一种载波变频控制方法，属于供电技术领域。该方法通过：存储预定电流偏差值与载波频率相互制约关系表、根据实测电流偏差值找到所述关系表中最接近的预定电流偏差值并选择与所述预定电流偏差值对应的载波频率、根据所选载波频率产生PWM信号输出控制所述DC-AC逆变器的开关器件，使输出电流实际值逼近输出电流目标值的循环步骤实现载波变频控制。采用本发明后，具有响应速度快、开关损耗低、滤波器容易设计等显著优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电网供电质量的控制方法，尤其是一种载波变频控制方法，属于供电技术领域。
背景技术
光伏并网系统从本质上来说是一个恒定电压源和一个可变电流源的并联运行系统。
为了不影响电网供电质量，必须控制电网接入设备的工作特性。对于发电设备而言，需要控制其输出交流电流与电网电压在频率、相位上保持一致。目前普遍采用的并网电流控制策略为SPWM和滞环控制。
SPWM控制：将指令电流与并网电流的实时值进行比较，其电流误差经过PI调节器处理后，与三角波载波进行比较，产生PWM信号控制开关通断，调节电流误差，使其达到最小（参见图1）。该方式输出电流含有载波频率段的谐波，虽然开关频率固定，滤波器易于设计，但电流响应比较慢。
电流滞环控制：通过电流跟踪误差控制功率器件的通断状态（参见图2），其算法简单，动态响应快速。但由于滞环宽度固定，而且功率器件开关频率随着电流瞬时值的变化在变化，因此给输出滤波器的设计带来困难，滤波器参数只能按照最低谐波频率设计，必然降低逆变器输出的电能质量。
总之，现有技术存在响应速度慢、实时性差（SPWM控制），或者开关损耗高、频率不固定、滤波器难以设计（电流滞环控制）的问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种响应速度快，频率相对稳定，并且可以降低开关器件损耗的载波变频控制方法，从而实现对并网电流的有效控制。
为了达到以上目的，本发明的载波变频控制方法在由光伏电池组件、调节光伏组件输出电压的DC－DC变换器、借助开关器件将直流电逆变成所需工频交流电的DC-AC逆变器、使输出交流电波形平滑的LC滤波器串接的光伏发电系统中，所述光伏发电系统的输出端接所述微处理器的输出电流信号采样输入端，所述微处理器的直流调压控制输出端接DC-DC变换器的受控端，且载波频率控制输出端接所述DC-AC逆变器的开关器件受控端，并通过以下循环步骤进行载波变频控制：
——存储预定电流偏差值与载波频率相互制约关系表；所述关系表中预定电流偏差值越大，对应的载波频率就越低；预定电流偏差值越小，对应的载波频率越高；
——将采样得到的光伏发电电流输出端的输出电流实际值与输出电流目标值进行比较，以两者之差作为实测电流偏差值；
——根据实测电流偏差值找到所述关系表中最接近的预定电流偏差值，并选择与所述预定电流偏差值对应的载波频率；
——根据所选载波频率产生PWM信号输出控制所述DC-AC逆变器的开关器件，使输出电流实际值逼近输出电流目标值。
所述关系表如下，表中In为输出电流目标值：
所述微处理器的输出电流信号采样输入端通过信号调理电路接供电输出端，所述信号调理电路由串接的比例电路、反相电路、偏置电路、限幅电路构成，且所述反相电路并接抗混叠滤波电路。
这样，微处理器可以根据当前电流偏差值△i，从表中选出理想的载波频率值——当△i较大时，选择较小的载波频率，以降低开关器件的损耗；当△i较小时，选择较大的载波频率，以减小输出电流的谐波，提高电流质量。采用本发明的方法后，具有响应速度快、开关损耗低、滤波器容易设计等显著优点。
附图说明
图1为现有技术的SPWM控制示意图。
图2为现有技术的电流滞环控制示意图。
图3为本发明一个实施例的基本构成框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
实施例一
本实施例的光伏发电系统如图3所示，包括光伏电池组件、DC－DC变换器、DC-AC逆变器、LC滤波器以及起整个发电系统调控作用的微处理器。其中DC-DC变换器的构成详见《电力电子技术》（主编王兆安、刘进军，机械工业出版社，2011年第5版），其中123页图5-2包括光伏组件（直流源）、升压电感、二极管、IGBT和稳压电容。光伏组件输出（直流源）正端与电感一端相连，电感另一端接二极管阳极和IGBT集电极，二极管阴极接电容一端，电容另一端与IGBT发射级连接后接光伏组件输出（直流源）负端。在微处理器的作用下，DC-DC变换器起到将光伏组件输出电压转换为可变直流电压的调节作用，进而实现输出电压MPPT“最大功率点跟踪”（Maximum Power PointTracking）的调制。
DC-AC逆变器的构成详见上述《电力电子技术》165页图7-4，主要由四只IGBT管组成，每组各两只IGBT管，每组两只IGBT管集电极与发射级连接后作为逆变器交流侧输入端，将两组的集电极连接在一起并接在直流侧一端，发射级连接在一起并接在直流侧另一端。该逆变器借助开关器件将直流电逆变成所需工频交流电。
LC滤波器可以滤掉逆变器输出中的高频成分，使输出交流电波形平滑。
以上光伏发电系统向电网供电的输出端通过信号调理电路接微处理器的输出电流信号采样输入端，该微处理器的直流调压控制输出端接DC-DC变换器的受控端，且载波频率控制输出端接所述DC-AC逆变器的开关器件受控端。信号调理电路由串接的比例电路、反相电路、偏置电路、限幅电路构成，且反相电路并接抗混叠滤波电路，其具体构成参见《测量电子电路设计：滤波器篇（从滤波器设计到锁相放大器的应用）》（远坂俊昭著，彭军译，科学出版社，2006），经过该电路可以将采样电信号进行变换，以便成为微处理器可以接受的电压信号，避免烧毁微处理器内部的ADC模块。驱动电路将微处理器发出的控制信号进行脉冲放大，以驱动逆变器。
本实施例的微处理器采用德州仪器公司的TMS320F2812微处理器，除完成光伏发电的DC－DC、MPPT、逆变并网控制外，还可以根据调理电路输出的电压、电流等信号，进行过压过流保护和过零检测。其进行载波变频控制通过以下循环步骤实现：
1）存储如下预定电流偏差值与载波频率相互制约关系表；该关系表中预定电流偏差值越大，对应的载波频率就越低；预定电流偏差值越小，对应的载波频率越高；
该表通过实验确定，表中In为输出电流目标值。理论和实践均表明，发电系统的损耗和控制精度与载波频率之间有最直接的关系，载波频率低有助于降低系统损耗，而载波频率高有助于提高控制精度，因此合理的控制是，电流偏差Δi越大，对应的载波频率越低（最低1KHz）；电流偏差Δi越小，对应的载波频率越高（最高15KHz）；当发电系统的电流偏差值Δi很大时（超过5％In），应当以尽可能降低发电系统损耗为主；当电流偏差Δi减小到一定范围后（1％In以内），则应尽可能提高发电系统的控制精度。
2）将采样得到的DC-AC逆变器输出电流实际值与输出电流目标值进行比较，以两者之差作为实测电流偏差值；
3）根据实测电流偏差值找到所述关系表中最接近的预定电流偏差值，并选择与所述预定电流偏差值对应的载波频率；
4）根据所选载波频率产生PWM信号输出控制所述DC-AC逆变器的开关器件，使输出电流实际值逼近输出电流目标值。
这样，经过微处理器的PR调节处理，与载波频率可变的三角波进行比较，产生合适的PWM信号，控制DC-AC逆变器的开关器件通断。当电流偏差大于5％In时，选择载波频率为1KHz，有效降低系统损耗；当电流偏差小于5％In而大于3％In时，选择略高的载波频率（5KHz），以提高控制精度和系统响应速度，以此类推。当实际电流偏差小于1％In时，选择较高的载波频率（15KHz），以有效调节电流误差，即可达到快速跟踪目标电流的目的。
总之，本实施例的方法根据输出电流的实时误差选择不同的载波频率，以有效地提高系统响应速度，降低开关器件损耗，实现对并网电流的有效控制，并且载波频率的频率范围预先设定，便于滤波器参数设计。
Claims (2)
1.一种载波变频控制方法，在由光伏电池组件、调节光伏组件输出电压的DC－DC变换器、借助开关器件将直流电逆变成所需工频交流电的DC-AC逆变器、使输出交流电波形平滑的LC滤波器串接的光伏发电系统中，所述光伏发电系统的输出端接微处理器的输出电流信号采样输入端，所述微处理器的直流调压控制输出端接DC-DC变换器的受控端，且载波频率控制输出端接所述DC-AC逆变器的开关器件受控端，其特征在于：所述微处理器通过以下循环步骤进行载波变频控制：
——存储预定电流偏差值与载波频率相互制约关系表；所述关系表中预定电流偏差值越大，对应的载波频率就越低；预定电流偏差值越小，对应的载波频率越高；
——将采样得到的光伏发电电流输出端的输出电流实际值与输出电流目标值进行比较，以两者之差作为实测电流偏差值；
——根据实测电流偏差值找到所述关系表中最接近的预定电流偏差值，并选择与所述预定电流偏差值对应的载波频率；
——根据所选载波频率产生PWM信号输出控制所述DC-AC逆变器的开关器件，使输出电流实际值逼近输出电流目标值；
所述关系表如下，表中In为输出电流目标值：
2.根据权利要求1所述的载波变频控制方法，其特征在于：所述微处理器的输出电流信号采样输入端通过信号调理电路接供电输出端，所述信号调理电路由串接的比例电路、反相电路、偏置电路、限幅电路构成，且所述反相电路并接抗混叠滤波电路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210425727.5A CN102931682B (zh) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | 一种载波变频控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210425727.5A CN102931682B (zh) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | 一种载波变频控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102931682A CN102931682A (zh) | 2013-02-13 |
| CN102931682B true CN102931682B (zh) | 2015-04-29 |
Family
ID=47646422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210425727.5A Expired - Fee Related CN102931682B (zh) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | 一种载波变频控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102931682B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104061180B (zh) * | 2014-06-18 | 2016-07-20 | 台安科技(无锡)有限公司 | 具有温度预估的风扇pwm调速节能控制系统及控制方法 |
| CN105978476B (zh) * | 2016-06-03 | 2020-08-07 | 丰郅(上海)新能源科技有限公司 | 一种逆变器 |
| CN110098635B (zh) * | 2019-04-17 | 2022-06-28 | 华为数字能源技术有限公司 | 一种光伏逆变器以及相应开关频率控制的方法 |
| CN112350637B (zh) * | 2020-09-17 | 2022-07-12 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种电机噪音的控制方法、计算机可读存储介质及电机 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10336897A (ja) * | 1997-06-03 | 1998-12-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | パワーアクティブフィルタ制御装置 |
| WO2009057741A1 (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-07 | Aisin Aw Co., Ltd. | 電動機制御装置，駆動装置およびハイブリッド駆動装置 |
| WO2009090755A1 (ja) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Mitsubishi Electric Corporation | 電力変換器の制御装置 |
| CN102474103B (zh) * | 2010-01-25 | 2014-06-11 | 三洋电机株式会社 | 电力变换装置、电力并网装置以及电力并网系统 |
-
2012
- 2012-10-30 CN CN201210425727.5A patent/CN102931682B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102931682A (zh) | 2013-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7855906B2 (en) | DC bus voltage control for two stage solar converter | |
| Chen et al. | Three-phase boost-type grid-connected inverter | |
| US8796884B2 (en) | Energy conversion systems with power control | |
| Singh et al. | Power balance theory based control of grid interfaced solar photovoltaic power generating system with improved power quality | |
| US20100157632A1 (en) | Energy Conversion Systems With Power Control | |
| Wu et al. | Two-phase modulated digital control for three-phase bidirectional inverter with wide inductance variation | |
| WO2010071855A2 (en) | Energy conversion systems with power control | |
| CN104124701B (zh) | 一种光伏并网逆变器直流分量抑制方法 | |
| US9948211B2 (en) | System and method for controlling the operating area of an inverter coupled to an alternative energy source | |
| CN105897018B (zh) | 一种高压大容量储能变流器的拓扑结构及控制方法 | |
| Singh et al. | IRPT based control of a 50 kW grid interfaced solar photovoltaic power generating system with power quality improvement | |
| CN101483345A (zh) | 一种宽输入范围光伏并网逆变器的控制方法 | |
| CN102931682B (zh) | 一种载波变频控制方法 | |
| Li et al. | Reactive power compensation and DC link voltage control using Fuzzy-PI on grid-connected PV system with d-STATCOM | |
| CN103094918B (zh) | 一种改善电能质量的单相并网装置 | |
| CN103280835A (zh) | 三相并网光伏逆变器的发电状态控制方法 | |
| CN103633875A (zh) | 一种光伏扬水逆变器及其控制方法、及光伏扬水系统 | |
| CN103117670A (zh) | 一种基于buck-boost电路的新型dc/ac逆变器 | |
| Wang et al. | Control of a six-switch inverter based single-phase grid-connected PV generation system with inverse Park transform PLL | |
| CN105552958A (zh) | 一种光伏并网逆变器定频率的滞环电流控制方法 | |
| Verma et al. | Combined operation of a VSC based grid interfaced solar photovoltaic power generation system with night time application | |
| Nouaiti et al. | Experimental Implementation of a Low-Cost Single Phase Five-Level Inverter for Autonomous PV System Applications Without Batteries. | |
| CN107069820B (zh) | 分布式可再生能源发电并网功率波动控制系统及控制方法 | |
| Wu et al. | Novel Coordinated Control Strategy for Step-Up/Down Current-Source Converter | |
| Liu et al. | Power Decoupling Control for Boost-Type Single-Phase Inverter with Active Power Buffer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150429 Termination date: 20181030 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |