CN104767363B - 滤波器调制方法、采用该方法的滤波器及逆变器 - Google Patents

滤波器调制方法、采用该方法的滤波器及逆变器 Download PDF

Info

Publication number
CN104767363B
CN104767363B CN201410005341.8A CN201410005341A CN104767363B CN 104767363 B CN104767363 B CN 104767363B CN 201410005341 A CN201410005341 A CN 201410005341A CN 104767363 B CN104767363 B CN 104767363B
Authority
CN
China
Prior art keywords
modulator approach
wave filter
phase
coordinate system
wave
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
Application number
CN201410005341.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104767363A (zh
Inventor
李江
高成海
孙强
陈彬
吕海英
孙彦虎
李广军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to CN201410005341.8A priority Critical patent/CN104767363B/zh
Publication of CN104767363A publication Critical patent/CN104767363A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104767363B publication Critical patent/CN104767363B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种滤波器的调制方法，该调制方法采用平顶调制方法。所述滤波器是LCL滤波器。所述平顶调制方法具体包括以下步骤：步骤S1：将三相对称静止(a,b,c)坐标系经过Clark变换(3s/2s)转换成两相垂直静止(α,β)坐标系；步骤S2：将矢量X变换成同频率的两相同步旋转（d,q）坐标系；步骤S3：将上述调制波与三角载波进行比较即可得到输出PWM调制信号驱动IGBT。利用本发明能够实现更低的总谐波失真以及直流总线的更高的利用率。

Description

滤波器调制方法、采用该方法的滤波器及逆变器
技术领域
本发明涉及一种调制方法，更具体地，本发明涉及一种滤波器调制方法。本发明还涉及采用该方法的滤波器以及包括上述滤波器的逆变器。
背景技术
并网的太阳能逆变器用于将光伏发电产生的能量馈送到干线。高效率是其主要要求。另外，要求输出电流的畸变率要低，以便符合电网要求。但是仅硬件并不能完全解决严重的功率污染和高的IGBT开关损耗。
在现有技术中，大部分并网逆变器采用LC拓扑结构的滤波器，并采用功率电子设备的通用控制算法SPWM或SVPWM调制，其中LC是低通滤波器，其能够过滤-40db/dec的截止频率以上的谐波。但如果谐波值较高，则基本不能过滤。可以看出，采用SPWM或SVPWM调制方法的滤波器具有高开关损耗，因此其效率和THD并不符合相关规定。
发明内容
为了克服上述现有技术的问题，本发明提出了以下滤波器的调制方法，即该调制方法采用平顶调制方法。
在本发明的优选实施例中，应用上述平顶调制方法的滤波器是LCL滤波器，其谐波衰减率可以达到-60db/dec。
优选地，上述平顶调制方法包括以下步骤：
步骤S1：将三相对称静止(a,b,c)坐标系经过Clark变换(3s/2s)转换成两相垂直静止(α,β)坐标系；
步骤S2：将矢量X变换成同频率的两相同步旋转（d,q）坐标系；
步骤S3：将上述调制波与三角载波进行比较即可得到输出PWM调制信号驱动IGBT。
在本发明的一个优选实施例中，步骤S1中利用“等功率”正交坐标变换原理实现转换。
在本发明的进一步优选实施例中，步骤S2中利用Park变换(2s/2r)，将矢量X变换成同频率的两相同步旋转（d,q）坐标系。
在本发明的另一优选实施例中，步骤S3中将步骤S2中得到的调制波与三角载波进行比较，其中，在每个基本工作周期内插入一个可变的公共分量，从而每隔60°间隔时间内仅需要两相进行调制，而剩余一相的IGBT不发生通、断切换动作，即可得到输出PWM调制信号驱动IGBT，其中，Vi0|i=1,2,3为对应a～c相输出电压，Vi0avg|i=1,2,3为对应a～c相等效相电压。
本发明还公开了一种采用上述调制方法的滤波器，以及具有上述滤波器的逆变器。
本发明的上述技术方案能够实现更低的总谐波失真以及直流总线的更高的利用率。
附图说明
为了更详细地描述本发明，以下将结合附图并参照具体实施例进行进一步描述，其中：
图1是采用根据本发明的调制方法的LCL滤波器的基本电路图；
图2A是三相对称静止(a,b,c)坐标系到两相垂直静止(α,β)坐标系关系图；
图2B是两相垂直静止坐标(α,β)与两相同步旋转（d,q）坐标系的关系图；
图3是根据本发明的调制方法得到的调制波图；
图4是根据本发明的调制方法得到的等效相电压图；
图5A是根据本发明的调制方法得到的a、b、c相等效相电压图；
图5B是根据本发明的调制方法得到的等效线电压图；
图6A是采用平顶调制的输出电流频谱；
图6B是采用空间矢量调制的输出电流频谱；
图6C显示了电流谐波畸变率；
图6D显示了电压谐波畸变率；
图6E不同电压等级系统效率对比图；和
图7是根据权利要求的调制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图进一步详细地描述本发明的具体实施方式。
首先参照图1，其显示了LCL滤波器的基本电路拓扑结构。如图1所示，LCL滤波器主要包括电抗等元件，其谐波衰减率为-60db/dec。
接下来详细说明本发明的调制方法。
如图7所示，根据本发明的调制方法包括以下步骤：
步骤S1(如图2A所示)：令a轴与α轴重合，通用矢量X表示三相对称电压、电流矢量，其旋转频率为ω。
利用“等功率”正交坐标变换原理，可以将三相对称静止(a,b,c)坐标系经过Clark变换(3s/2s)转换成两相垂直静止(α,β)坐标系，其变换矩阵C3s/2s为：
即两者的关系如式（2）：
其反变换矩阵C2s/3s为
步骤S2（如图2B所示）：经过Clark变换(3s/2s)后，矢量X在两相垂直静止(α,β)坐标系中均匀旋转，旋转角频率为ω。再经过Park变换(2s/2r)，将矢量X变换成同频率的两相同步旋转（d,q）坐标系中。再令d坐标轴与α坐标轴初始相位角为θ0。垂直静止坐标(α,β)经过Park变换（2s/2r）变换成同步旋转（d,q）坐标系。式中θs=ωt+θ0。
则两者的关系如式（4）：
经上面所述坐标变换后，得到如图3所示的调制波。
步骤S3：将上述调制波与三角载波进行比较，其中，在每个基本工作周期内插入一个可变的公共分量，从而每隔60°间隔时间内仅需要两相进行调制，而剩余一相的IGBT不发生通、断切换动作，即可得到输出PWM调制信号驱动IGBT，其中V10为a相输出电压，V10avg为a相等效相电压，如图4所示。
图5显示了对应的a，b，c相的等效相电压。
平顶调制在谐振频率周围有更高的谐波，原因在于平项调制在开关频率周围产生更多更高的边带谐波，而谐振频率周围的谐波会被加强；平顶在fsw具有更高的谐波而SVM在2*fsw具有更高的谐波。
图6A-6E分别显示了LCL滤波器与平顶调制方法相结合所实现的效果。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述披露的技术内容作出些许更动或者修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种滤波器的调制方法，其特征在于，该调制方法采用平顶调制方法，所述平顶调制方法包括以下步骤：
步骤S1：将三相对称静止(a,b,c)坐标系经过Clark变换(3s/2s)转换成两相垂直静止(α,β)坐标系；
步骤S2：将矢量X变换成同频率的两相同步旋转(d,q)坐标系，经过坐标变换后，得到调制波；和
步骤S3：将所述调制波与三角载波进行比较，得到输出PWM调制信号驱动IGBT；
其中，所述步骤S3中将步骤S2中得到的调制波与三角载波进行比较，在每个基本工作周期内插入一个可变的公共分量，从而每隔60°间隔时间内仅需要两相进行调制，而剩余一相的IGBT不发生通、断切换动作，即可得到输出PWM调制信号驱动IGBT，其中，Vi0|i＝1,2,3为对应a～c相输出电压，Vi0avg|i＝1,2,3为对应a～c相等效相电压。
2.如权利要求1所述的滤波器的调制方法，其特征在于，所述滤波器是LCL滤波器。
3.如权利要求1所述的滤波器的调制方法，其特征在于，所述步骤S1中利用“等功率”正交坐标变换原理实现转换。
4.如权利要求1所述的滤波器的调制方法，其特征在于，所述步骤S2中利用Park变换(2s/2r)，将矢量X变换成同频率的两相同步旋转(d,q)坐标系。
5.一种采用如权利要求1所述的调制方法的滤波器。
6.一种包括如权利要求5所述的滤波器的逆变器。
CN201410005341.8A 2014-01-06 2014-01-06 滤波器调制方法、采用该方法的滤波器及逆变器 Expired - Fee Related CN104767363B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410005341.8A CN104767363B (zh) 2014-01-06 2014-01-06 滤波器调制方法、采用该方法的滤波器及逆变器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410005341.8A CN104767363B (zh) 2014-01-06 2014-01-06 滤波器调制方法、采用该方法的滤波器及逆变器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104767363A CN104767363A (zh) 2015-07-08
CN104767363B true CN104767363B (zh) 2017-12-08

Family

ID=53649038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410005341.8A Expired - Fee Related CN104767363B (zh) 2014-01-06 2014-01-06 滤波器调制方法、采用该方法的滤波器及逆变器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104767363B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI633747B (zh) * 2017-08-28 2018-08-21 茂達電子股份有限公司 馬達控制系統
CN111357185B (zh) * 2017-11-15 2023-09-29 西门子股份公司 用于多电平转换器的脉冲宽度调制控制
CN112630525B (zh) * 2020-11-30 2024-01-30 国网重庆市电力公司营销服务中心 一种功率测量方法、装置、pcb电路结构及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101103513A (zh) * 2005-01-25 2008-01-09 Abb瑞士有限公司 用于操作具有lcl滤波器的变换器电路的方法和装置
CN102075108A (zh) * 2011-01-20 2011-05-25 哈尔滨工业大学 一种带有lcl滤波器的并网逆变器的电容电流前馈控制方法
CN102684542A (zh) * 2012-05-17 2012-09-19 福州大学 采用准正弦平顶调制波生成三相pwm的方法
CN103490659A (zh) * 2013-09-24 2014-01-01 福州大学 基于优化的准正弦平顶调制波pwm过调制方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200922087A (en) * 2007-11-02 2009-05-16 Tatung Co Ltd Paralleled power conditioning system with circulating current filter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101103513A (zh) * 2005-01-25 2008-01-09 Abb瑞士有限公司 用于操作具有lcl滤波器的变换器电路的方法和装置
CN102075108A (zh) * 2011-01-20 2011-05-25 哈尔滨工业大学 一种带有lcl滤波器的并网逆变器的电容电流前馈控制方法
CN102684542A (zh) * 2012-05-17 2012-09-19 福州大学 采用准正弦平顶调制波生成三相pwm的方法
CN103490659A (zh) * 2013-09-24 2014-01-01 福州大学 基于优化的准正弦平顶调制波pwm过调制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104767363A (zh) 2015-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101982918B (zh) 基于双svpwm电流型变换器的直驱风力发电系统及控制方法
CN101789599B (zh) 电力系统和控制方法
US9577545B2 (en) Power circuit, converter structure and wind power generation system thereof
CN103401459B (zh) 一种三角形连接的链式h桥直挂式逆变器相间直流侧电压平衡控制方法
CN101702583B (zh) 一种直驱风力发电变流器的控制方法
CN103326399B (zh) 一种不平衡及谐波电网下的并网逆变器控制方法
CN105471312A (zh) 三相级联h桥光伏并网逆变器相间功率平衡控制方法
CN102594160A (zh) 二极管钳位型三电平高压矩阵变换器及其调制方法
CN104767365B (zh) T型三电平dc/ac变换器直流电压纹波补偿系统及方法
CN104753375B (zh) 一种三电平逆变器dpwm控制方法
CN103812375A (zh) 一种三相四桥臂逆变电路离网运行控制系统及方法
CN103647470A (zh) 一种基于重复控制的三相npc光伏并网逆变器
CN104767363B (zh) 滤波器调制方法、采用该方法的滤波器及逆变器
CN109921672A (zh) 基于双载波和合成调制波的三相逆变器最小开关损耗方法
CN105553310A (zh) 一种模块化多电平换流器的低调制度控制方法
CN105871239A (zh) 一种抑制级联多电平逆变器漏电流的方法及逆变器
CN103475245B (zh) 双降压并网逆变器的过零畸变抑制方法
CN205249078U (zh) Z源三电平逆变器及空调系统
CN201821118U (zh) 基于双svpwm电流型变换器的直驱风力发电系统
Moradi et al. Improvement of the modulation method for single-phase transformerless photovoltaic conergy inverter for reactive power injection capability
CN104795980B (zh) 基于变载波spwm方法的直流电压纹波补偿系统及方法
CN110854905B (zh) 开绕组双逆变器光伏发电系统的功率均分控制方法
CN212850283U (zh) 一种无变压器隔离的新型中高压变频调速系统
Park et al. An improved DPWM method for reduction of resonant problem in the inverter
CN110601574B (zh) 一种单相并网变流器虚拟轴电压和电流快速计算方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171208

Termination date: 20200106

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee