CN109600028A - 一种逆变器直流侧电感波纹补偿方法 - Google Patents

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方刚
卢进军
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JIANGSU GOODWE POWER SUPPLY TECHNOLOGY Co Ltd
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JIANGSU GOODWE POWER SUPPLY TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种逆变器直流侧电感波纹补偿方法，用于对采用电压电流双闭环控制策略的逆变器的直流侧产生的电感电流波纹进行补偿，逆变器的直流侧包括由PWM信号控制的BOOST电路/BUCK电路、直流母线和与直流母线相连接的母线电容，逆变器直流侧电感波纹补偿方法为：实时采样母线电容的电压，基于电感伏秒平衡法则列出平衡方程，求解平衡方程得到BOOST电路/BUCK电路的补偿占空比，利用补偿占空比对控制BOOST电路/BUCK电路的PWM信号进行动态补偿，从而降低电感电流波纹。本发明通过实时采样母线电容电压，动态补偿直流侧控制PWM占空比，能够有效降低直流侧电感电流纹波，以减小直流侧器件应力和损耗，提高逆变器性能。

Description

一种逆变器直流侧电感波纹补偿方法
技术领域
本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种逆变器直流侧电感波纹补偿方法。
背景技术
逆变器直流侧通常包括DC/DC电路、直流母线、母线电容和DC/AC电路等。现有逆变器直流侧一般使用电压电流双闭环控制策略，由于母线电容两倍工频电压纹波的存在导致直流侧电感电流也产生对应的两倍工频电流纹波。该电流纹波不仅会加大器件的应力，而且会增加损耗，降低逆变器效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低逆变器直流侧电感波纹，从而能够减小器件应力、降低损耗、提高逆变器效率的逆变器直流侧电感波纹补偿方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种逆变器直流侧电感波纹补偿方法，用于对采用电压电流双闭环控制策略的逆变器的直流侧产生的电感电流波纹进行补偿，所述逆变器的直流侧包括由PWM信号控制的BOOST电路/BUCK电路、直流母线和与直流母线相连接的母线电容，所述逆变器直流侧电感波纹补偿方法为：实时采样所述母线电容的电压，基于电感伏秒平衡法则列出平衡方程，求解所述平衡方程得到所述BOOST电路/BUCK电路的补偿占空比，利用所述补偿占空比对控制所述BOOST电路/BUCK电路的PWM信号进行动态补偿，从而降低所述电感电流波纹。
对于所述BOOST电路，所述平衡方程为：VDC(d+dBOOST_C)＝(VBUS+ΔvBUS-VDC)(1-d-dBOOST_C)，其中，VDC为所述逆变器的直流侧有效电压值，VBUS为所述母线电容的有效电压值，ΔvBUS为所述母线电容的瞬时波纹电压值，d为所述电压电流双闭环控制策略计算出的所述PWM信号的占空比，dBOOST_C为所述BOOST电路对应的补偿占空比。
利用BOOST电压关系公式VBUS＝VDC/(1-d)求解所述BOOST电路的平衡方程。
对于所述BUCK电路，所述平衡方程为：VDC(1-d+dBUCK_C)＝(VBUS+ΔvBUS-VDC)(d-dBUCK_C)，其中，VDC为所述逆变器的直流侧有效电压值，VBUS为所述母线电容的有效电压值，ΔvBUS为所述母线电容的瞬时波纹电压值，d为所述电压电流双闭环控制策略计算出的所述PWM信号的占空比，dBUCK_C为所述BUCK电路对应的补偿占空比。
利用BUCK电压关系公式VDC＝VBUSd求解所述BUCK电路的平衡方程。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明通过实时采样母线电容电压，动态补偿直流侧控制PWM占空比，能够有效降低直流侧电感电流纹波，以减小直流侧器件应力和损耗，提高逆变器性能。
附图说明
附图1为BOOST电路工作状态示意图。
附图2为BUCK电路工作状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：逆变器包括用于进行DC/DC变换的BOOST电路、直流母线和与直流母线相连接的母线电容。BOOST电路由PWM信号控制。该逆变器的直流侧采用电压电流双闭环控制策略，通过电压电流双闭环控制策略计算得出PWM信号的占空比。
一种针对上述BOOST电路的逆变器直流侧电感波纹补偿方法为：实时采样母线电容的电压，并基于电感伏秒平衡法则列出平衡方程，求解平衡方程得到BOOST电路/BUCK电路的补偿占空比，利用补偿占空比对控制BOOST电路/BUCK电路的PWM信号进行动态补偿，从而降低电感电流波纹。
具体的，对于BOOST电路，使用电感伏秒平衡法则列出平衡方程为：
VDC(d+dBOOST_C)＝(VBUS+ΔvBUS-VDC)(1-d-dBOOST_C) (1)
式(1)中，VDC为逆变器的直流侧有效电压值，VBUS为母线电容的有效电压值，ΔvBUS为母线电容的瞬时波纹电压值，d为电压电流双闭环控制策略计算出的PWM信号的占空比，dBOOST_C为BOOST电路对应的补偿占空比。
展开式(1)，得到如下方程：
VDC＝(VBUS+ΔvBUS)(1-d-dBOOST_C) (2)
根据BOOST电压关系公式
VBUS＝VDC/(1-d) (3)
求解BOOST电路的平衡方程，将式(3)代入式(2)中方程展开，得到补偿占空比：
dBOOST_C＝ΔvBUS(1-d)/(VBUS+ΔvBUS) (4)
则对于BOOST电路的PWM信号来说，其补偿后的占空比为d+dBOOST_C，如附图1所示。
对于BUCK电路，使用电感伏秒平衡法则列出平衡方程为：
VDC(1-d+dBUCK_C)＝(VBUS+ΔvBUS-VDC)(d-dBUCK_C) (5)
式(5)中，VDC为逆变器的直流侧有效电压值，VBUS为母线电容的有效电压值，ΔvBUS为母线电容的瞬时波纹电压值，d为电压电流双闭环控制策略计算出的PWM信号的占空比，dBUCK_C为BUCK电路对应的补偿占空比。
展开式(5)，得到如下方程：
VDC＝(VBUS+ΔvBUS)(d-dBUCK_C) (6)
根据BUCK电压关系公式
VDC＝VBUSd (7)
求解BUCK电路的平衡方程，将式(7)代入式(6)中方程展开，得到补偿占空比：
dBUCK_C＝ΔvBUSd/(VBUS+ΔvBUS) (8)
则对于BUCK电路的PWM信号来说，其补偿后的占空比为d+dBUCK_C，如附图2所示。
本发明的逆变器直流侧BUCK/BOOST电感电流纹波补偿算法，通过实时采样BUS电容电压，动态补偿直流侧控制PWM占空比，解决了常规控制条件下由BUS电压纹波导致的电感双倍工频电流纹波问题，能够有效降低直流侧电感电流纹波，可以降低逆变器直流侧器件工作应力，减小工作损耗，提高逆变器的整机效率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种逆变器直流侧电感波纹补偿方法，用于对采用电压电流双闭环控制策略的逆变器的直流侧产生的电感电流波纹进行补偿，所述逆变器的直流侧包括由PWM信号控制的BOOST电路/BUCK电路、直流母线和与直流母线相连接的母线电容，其特征在于：所述逆变器直流侧电感波纹补偿方法为：实时采样所述母线电容的电压，基于电感伏秒平衡法则列出平衡方程，求解所述平衡方程得到所述BOOST电路/BUCK电路的补偿占空比，利用所述补偿占空比对控制所述BOOST电路/BUCK电路的PWM信号进行动态补偿，从而降低所述电感电流波纹。
2.根据权利要求1所述的一种逆变器直流侧电感波纹补偿方法，其特征在于：对于所述BOOST电路，所述平衡方程为：VDC(d+dBOOST_C)＝(VBUS+ΔvBUS-VDC)(1-d-dBOOST_C)，其中，VDC为所述逆变器的直流侧有效电压值，VBUS为所述母线电容的有效电压值，ΔvBUS为所述母线电容的瞬时波纹电压值，d为所述电压电流双闭环控制策略计算出的所述PWM信号的占空比，dBOOST_C为所述BOOST电路对应的补偿占空比。
3.根据权利要求2所述的一种逆变器直流侧电感波纹补偿方法，其特征在于：利用BOOST电压关系公式VBUS＝VDC/(1-d)求解所述BOOST电路的平衡方程。
4.根据权利要求1所述的一种逆变器直流侧电感波纹补偿方法，其特征在于：对于所述BUCK电路，所述平衡方程为：VDC(1-d+dBUCK_C)＝(VBUS+ΔvBUS-VDC)(d-dBUCK_C)，其中，VDC为所述逆变器的直流侧有效电压值，VBUS为所述母线电容的有效电压值，ΔvBUS为所述母线电容的瞬时波纹电压值，d为所述电压电流双闭环控制策略计算出的所述PWM信号的占空比，dBUCK_C为所述BUCK电路对应的补偿占空比。
5.根据权利要求4所述的一种逆变器直流侧电感波纹补偿方法，其特征在于：利用BUCK电压关系公式VDC＝VBUSd求解所述BUCK电路的平衡方程。
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