CN103078540B - 一种三相飞跨电容多电平光伏逆变器调制方法 - Google Patents

一种三相飞跨电容多电平光伏逆变器调制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三相飞跨电容多电平光伏逆变器的调制方法，其技术方案的要点是：首先由初始调制波得到线电压信号并分别乘以系数K，然后经零序信号计算单元得到零序信号v0，零序信号与 相加得到最终调制波调制波与载波通过比较器得到逻辑信号Sa、Sb、Sc，逻辑信号Sa、Sb、Sc经本发明中的逻辑电路得到开关信号。本发明的有益效果是开关信号生成电路结构简单，既可采用模拟电路实现，也可采用数字电路实现；系统调制方式采用单载波调制策略，解决了传统多载波调制策略和空间矢量调制策略实现过于复杂的问题，同时保证系统共模电压恒定，从而使系统漏电流得到有效抑制。

Description

一种三相飞跨电容多电平光伏逆变器调制方法
技术领域
本发明涉及电力电子变换技术领域，尤其涉及一种三相飞跨电容多电平光伏逆变器调制方法。
背景技术
目前广泛采用的多电平逆变器类型主要有二极管钳位型、飞跨电容型和级联型三种。一般而言，飞跨电容型中其钳位器件数量为二极管钳位型的一半，又具有无需级联型多路隔离输入电源等优点，在光伏发电系统中得到了应用。由于光伏系统和大地之间存在寄生电容，光伏逆变器控制不当将造成寄生电容两端电压出现高频分量，进而引起漏电流。漏电流会导致光伏逆变器输出电流畸变、产生电磁干扰等问题。
传统三相飞跨电容多电平光伏逆变器调制方法主要包括空间矢量脉宽调制方法和多载波调制方法。为了抑制漏电流，需要对上述两种调制方法进行特殊设计。比如，空间矢量脉宽调制方法需要判断扇区、计算矢量作用时间和矢量序列分布等环节，运算量较大，实现较为复杂。多载波调制方法同样需要扇区判断，然后通过多载波调制等环节，实现同样较为复杂。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供一种三相飞跨电容多电平光伏逆变器调制方法，这是能够有效抑制漏电流的三相飞跨电容多电平光伏逆变器调制方法。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种三相飞跨电容多电平光伏逆变器调制方法，它具体包括如下步骤：
(1)首先，三相飞跨电容多电平光伏逆变器初始三相调制波分别相减得到线电压调制波然后分别乘以系数K得到
(2)由经零序信号计算单元计算得到零序信号v0；
(3)将分别与零序信号v0相加得到调制波
(4)调制波分别与载波VC通过比较器比较后得到逻辑信号Sa、Sb、Sc；
(5)将逻辑信号Sa、Sb、Sc通过与门7得到逻辑信号j；
(6)将逻辑信号Sa、Sb、Sc经过比较器后的逻辑电路得到开关逻辑信号S1a、S2a、S1b、S2b、S1c、S2c、和具体过程为：
逻辑信号Sa与Sb通过异或门1得到逻辑信号a，逻辑信号a与Sa通过与门1得到逻辑信号d，逻辑信号d与逻辑信号j通过或门1得到开关逻辑信号S1a，开关逻辑信号S1a通过非门1得到开关逻辑信号
逻辑信号a与Sb通过与门2得到逻辑信号e，逻辑信号e与逻辑信号j通过或门2得到开关逻辑信号开关逻辑信号通过非门2得到开关逻辑信号S2a；
逻辑信号Sb与Sc通过异或门2得到逻辑信号b，逻辑信号b与Sb通过与门3得到逻辑信号f，逻辑信号f与逻辑信号j通过或门3得到开关逻辑信号S1b，开关逻辑信号S1b通过非门3得到开关逻辑信号
逻辑信号b与Sc通过与门4得到逻辑信号g，逻辑信号g与逻辑信号j通过或门4得到开关逻辑信号开关逻辑信号通过非门4得到开关逻辑信号S2b；
逻辑信号Sa与Sc通过异或门3得到逻辑信号c，逻辑信号c与Sc通过与门5得到逻辑信号h，逻辑信号h与逻辑信号j通过或门5得到开关逻辑信号S1c，开关逻辑信号S1c通过非门5得到开关逻辑信号
逻辑信号c与Sa通过与门6得到逻辑信号i，逻辑信号i与逻辑信号j通过或门6得到开关逻辑信号开关逻辑信号通过非门6得到开关逻辑信号S2c。
由于采用上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种载波调制方法，解决了传统多载波调制方法和空间矢量调制方法实现过于复杂的问题，同时保证系统共模电压恒定，从而使系统漏电流得到有效抑制。其开关信号生成电路结构简单，既可采用模拟电路实现，也可采用数字电路实现。
附图说明
图1为三相飞跨电容多电平光伏逆变器的电路原理图；
图2为本发明提出的载波开关信号调制策略原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细具体的说明。
图1所示为三相飞跨电容多电平光伏逆变器的电路原理图，图2所示为本发明提出的开关信号生成逻辑电路。
一种三相飞跨电容多电平光伏逆变器调制方法，它具体包括如下步骤：
(1)首先由初始调制波得到它们的相间信号即线电压信号 然后分别乘以系数K得到
(2)由经零序信号计算单元计算得到零序信号v0；
(3)将分别与零序信号v0相加得到调制波
(4)调制波分别与载波VC通过比较器比较后得到逻辑信号Sa、Sb、Sc；
(5)将逻辑信号Sa、Sb、Sc通过与门7得到逻辑信号j；
(6)将逻辑信号Sa、Sb、Sc经过比较器后的逻辑电路得到开关逻辑信号S1a、S2a、S1b、S2b、S1c、S2c、和具体过程为：
逻辑信号Sa与Sb通过异或门1得到逻辑信号a，逻辑信号a与Sa通过与门1得到逻辑信号d，逻辑信号d与逻辑信号j通过或门1得到开关逻辑信号S1a，开关逻辑信号S1a通过非门1得到开关逻辑信号
逻辑信号a与Sb通过与门2得到逻辑信号e，逻辑信号e与逻辑信号j通过或门2得到开关逻辑信号开关逻辑信号通过非门2得到开关逻辑信号S2a；
逻辑信号Sb与Sc通过异或门2得到逻辑信号b，逻辑信号b与Sb通过与门3得到逻辑信号f，逻辑信号f与逻辑信号j通过或门3得到开关逻辑信号S1b，开关逻辑信号S1b通过非门3得到开关逻辑信号
逻辑信号b与Sc通过与门4得到逻辑信号g，逻辑信号g与逻辑信号j通过或门4得到开关逻辑信号开关逻辑信号通过非门4得到开关逻辑信号S2b；
逻辑信号Sa与Sc通过异或门3得到逻辑信号c，逻辑信号c与Sc通过与门5得到逻辑信号h，逻辑信号h与逻辑信号j通过或门5得到开关逻辑信号S1c，开关逻辑信号S1c通过非门5得到开关逻辑信号
逻辑信号c与Sa通过与门6得到逻辑信号i，逻辑信号i与逻辑信号j通过或门6得到开关逻辑信号开关逻辑信号通过非门6得到开关逻辑信号S2c；
(7)表1为不同开关状态与共模电压VCM的关系，表1中所示开关状态由图2中本发明提出的载波调制方式实现。由表1可见共有8种开关状态，8种开关信号又可以分为2类：
第一类：逻辑信号Sa、Sb、Sc全为0时，如表1中第2行所示，此时主电路开关管对应的开关信号S1a,S1b,S1c,全为0，而开关管的开关信号S2a S2b S2c 全为1，此时VAN＝VBN＝VCN＝VPN/2，其中VPN为光伏电池板两端电压，根据共模电压的计算公式：VCM＝(VAN+VBN+VCN)/3，可得共模电压VCM＝VPN/2。
逻辑信号Sa、Sb、Sc全为1时，如表1中第9行所示，此时主电路开关管对应的开关信号S1a,S1b,S1c,全为1，而开关管的开关信号S2a S2b S2c 全为0，此时VAN＝VBN＝VCN＝VPN/2，其中VPN为光伏电池板两端电压，根据共模电压的计算公式：VCM＝(VAN+VBN+VCN)/3，可得共模电压VCM＝VPN/2。
第二类：逻辑信号Sa、Sb、Sc如表中第3行到第8行所示，共模电压VCM＝(VAN+VBN+VCN)/3＝VPN/2。VAN、VBN、VCN有三种可能的取值，分别为VPN、VPN/2、0。如表1中所示。考虑到VAN、VBN、VCN有三种可能的取值，各开关状态下需满足这三种取值在VAN、VBN、VCN上平均分配，才能保证共模电压VCM恒定，以表1中第3行为例，调制波与三角载波通过比较器获得逻辑信号Sa、Sb、Sc分别为1、0、0，然后将该逻辑信号送到后面的逻辑电路，得到开关信号S1b,、S1c,、S2c全为0，S1a、S2a、S2b、全为1，此时VAN＝VPN、VBN＝VPN/2、VCN＝0，共模电压VCM＝(VAN+VBN+VCN)/3＝VPN/2；同理，其它5种开关状态同样可以保证共模电压恒定为VPN/2。
综上所述，图2中提出的载波调制策略可以实现表1中的开关状态，实现了系统共模电压恒定，从而使系统漏电流得到有效抑制。
表1开关状态和系统共模电压

Claims (1)

1.一种三相飞跨电容多电平光伏逆变器调制方法，其特征在于，它具体包括如下步骤：
(1)首先，三相飞跨电容多电平光伏逆变器初始三相调制波 分别相减得到线电压调制波然后分别乘以系数K得到
(2)由经零序信号计算单元计算得到零序信号v0；
(3)将分别与零序信号v0相加得到调制波
(4)调制波分别与载波VC通过比较器比较后得到逻辑信号Sa、Sb、Sc；
(5)将逻辑信号Sa、Sb、Sc通过与门7得到逻辑信号j；
(6)将逻辑信号Sa、Sb、Sc经过比较器后的逻辑电路得到开关逻辑信号S1a、S2a、S1b、S2b、S1c、S2c、和具体过程为：
逻辑信号Sa与Sb通过异或门1得到逻辑信号a，逻辑信号a与Sa通过与门1得到逻辑信号d，逻辑信号d与逻辑信号j通过或门1得到开关逻辑信号S1a，开关逻辑信号S1a通过非门1得到开关逻辑信号
逻辑信号a与Sb通过与门2得到逻辑信号e，逻辑信号e与逻辑信号j通过或门2得到开关逻辑信号开关逻辑信号通过非门2得到开关逻辑信号S2a；
逻辑信号Sb与Sc通过异或门2得到逻辑信号b，逻辑信号b与Sb通过与门3得到逻辑信号f，逻辑信号f与逻辑信号j通过或门3得到开关逻辑信号S1b，开关逻辑信号S1b通过非门3得到开关逻辑信号
逻辑信号b与Sc通过与门4得到逻辑信号g，逻辑信号g与逻辑信号j通过或门4得到开关逻辑信号开关逻辑信号通过非门4得到开关逻辑信号S2b；
逻辑信号Sa与Sc通过异或门3得到逻辑信号c，逻辑信号c与Sc通过与门5得到逻辑信号h，逻辑信号h与逻辑信号j通过或门5得到开关逻辑信号S1c，开关逻辑信号S1c通过非门5得到开关逻辑信号
逻辑信号c与Sa通过与门6得到逻辑信号i，逻辑信号i与逻辑信号j通过或门6得到开关逻辑信号，开关逻辑信号通过非门6得到开关逻辑信号S2c。
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