CN204258655U - 一种维持t型三电平光伏逆变器母线中点电压平衡的控制装置 - Google Patents

一种维持t型三电平光伏逆变器母线中点电压平衡的控制装置 Download PDF

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张海波
吴斌
孙邦伍
王兆明
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Abstract

本实用新型公开了一种维持T型三电平光伏逆变器母线中点电压平衡的控制装置，包括直流滤波器、升压电路、三电平逆变电路、低通滤波器、交流滤波器、基于DSP的控制电路，还包括对逆变电流和电网电压信号的采样；本实用新型硬件方面不需要额外增加硬件电路，不会增加额外的硬件成本开支，硬件电路调试简单，也不会影响直流侧MPPT功能的正常运作，软件方便不会增加额外的时间开销和较多的运算量都是在原有的中断程序中处理完成，使得程序在一个合理的控制范围内稳定运行，通过本装置从而实现三电平光伏逆变器的中点电压的平衡。

Description

一种维持T型三电平光伏逆变器母线中点电压平衡的控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种工业电源领域的技术运用，尤其是一种维持T型三电平光伏逆变器母线中点电压平衡的控制装置。
背景技术
在当前的10～20kW中功率等级三相光伏并网逆变器系统中，普遍采用的电路拓扑主要是基于Boost技术和三电平技术的逆变器两级结构，母线由两串联的电容构成，其连接点就是其电位中点，其中三电平逆变器的关键技术就是需要一直维持直流侧母线电容中点电压的平衡，但是由于设备所采用的元器件参数的差异和输出采样控制的误差，造成该点的电位发生波动时，就出现了中点电位不平衡现象，中点电位的波动会造成电容电压的不对称，这一方面会加剧交流输出侧电压的畸变，大大降低逆变电流的波形质量；另一方面会造成开关器件关断时承受的电压不一致，严重时会导致开关器件击穿而出现安全问题，所以，多电平逆变器的中点电位波动必须要加以抑制。
针对这一现状，目前业界主要有两类控制策略：一是硬件控制策略，多采用电阻分压或二极管钳位的方法，控制精度不高，在电阻上产生过多的能量消耗，增加了功耗，并且增加了生产成本；另外一种策略就是实时检测流过中点的电流大小，再去结合电压偏移通过一系列的基于空间矢量变换算法使得上下电容的电荷量达到一动态平衡，这样做虽然理论上可以做到精确控制，但这样增加了硬件成本和软件计算量，也会造成生产成本的增加。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本实用新型在于提供一种维持T型三电平光伏逆变器母线中点电压平衡的控制装置，用于解决母线上下电容中点电压不平衡的问题，保证整个逆变器系统具有良好的稳态和动态性能，并减少设备成本开支。
本实用新型的技术解决方案是：一种维持T型三电平光伏逆变器母线中点电压平衡的控制装置，包括直流滤波器、升压电路、三电平逆变电路、低通滤波器、交流滤波器、基于DSP的控制电路，所述交流滤波器直接连接市电电网；所述直流滤波器滤除直流输入的直流电的高频噪声的干扰，直流电进入升压电路后提高DC电压，然后经过所述三电平逆变电路将DC电流转换成为AC电流，然后通过所述低通滤波器输送到连接市电的交流滤波器。
本实用新型还包括基于DSP的控制电路，所述基于DSP的控制电路，包括MPPT最大功率跟踪模块，MPPT跟踪模块通过采样直流滤波器输出端的直流电压和直流电流，控制升压驱动模块来进一步驱动升压模块的工作，以达到实现MPPT功能；所述基于DSP的控制电路，采用TMS320F28335作为控制芯片，在不增加额外硬件的基础上，通过对母线相对于中点的两个电压值进行采样，比较后根据差值进行输出波形的控制，从来达到软件调节实现中点电压平衡的目的，并且不影响原有的系统的MPPT功能，使得整个装置完整的系统平衡和稳定。
本实用新型还包括对逆变电流和电网电压信号的采样；结合母线电压的采样值经过计算后输出SVPWM波形从而驱动三电平逆变器逆变模块工作，针对中点电压平衡软件上采用SVPWM软件算法按照小矢量控制算法对中点电压进行实时的跟随控制。
本实用新型采用T型三电平架构作为系统的逆变模块控制核心，软件方面采用空间矢量调制SVPWM进行逆变波形控制。
本实用新型的有益效果是：本实用新型硬件方面不需要额外增加硬件电路，不会增加额外的硬件成本开支，硬件电路调试简单，也不会影响直流侧MPPT功能的正常运作，软件方便不会增加额外外的时间开销和较多的运算量都是在原有的中断程序中处理完成，使得程序在一个合理的控制范围内稳定运行，通过本装置从而实现三电平光伏逆变器的中点电压的平衡。
附图说明
图1为本实用新型系统示意图；
图2为本实用新型T型三电平逆变电路示意图；
图3为本实用新型控制原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步的详细说明。
如图1、图2、所示，图1为本实用新型系统示意图；图2为本实用新型T型三电平逆变电路示意图。
一种维持T型三电平光伏逆变器母线中点电压平衡的控制装置，包括直流滤波器、升压电路、三电平逆变电路、低通滤波器、连接市电电网的交流滤波器；所述直流滤波器滤除直流输入的直流电的高频噪声的干扰，直流电进入升压电路后提高DC电压，然后经过所述三电平逆变电路将DC电流转换成为AC电流，然后通过所述低通滤波器输送到连接市电的交流滤波器。
本实用新型还包括基于DSP的控制电路，所述基于DSP的控制电路，包括MPPT最大功率跟踪模块，MPPT跟踪模块通过采样直流滤波器输出端的直流电压和直流电流，控制升压驱动模块来进一步驱动升压模块的工作，以达到实现MPPT功能；所述基于DSP的控制电路，采用TMS320F28335作为控制芯片，在不增加额外硬件的基础上，通过对母线相对于中点的两个电压值进行采样，比较后根据差值进行输出波形的控制，从来达到软件调节实现中点电压平衡的目的，并且不影响原有的系统的MPPT功能，使得整个装置完整的系统平衡和稳定。
本实用新型还包括对逆变电流和电网电压信号的采样；结合母线电压的采样值经过计算后输出SVPWM波形从而驱动三电平逆变器逆变模块工作，针对中点电压平衡软件上采用SVPWM软件算法按照小矢量控制算法对中点电压进行实时的跟随控制。
本实用新型采用T型三电平架构作为系统的逆变模块控制核心，软件方面采用空间矢量调制SVPWM进行逆变波形控制。
如图3所示，图3为本实用新型控制原理示意图；系统首先对以O为中点的母线电容作为一个参考电压点，DSP的AD采样系统分别采样Vdc1和Vdc2这两个电压值作为正负极对中点所形成的电压值，从而进一步得到母线电压的不平衡差值ΔVdc即是上下母线电容的差值，也就是母线不平衡的差值，该差值作为SVPWM波形控制母线中点电压不平衡算法的一个输入变量，并结合逆变电流和逆变电压的采样值，综合计算后根据该差值通过控制三电平正负小矢量作用时间，来通过SVPWM波形输出从而达到对对中点电位进行精确控制，实现母线电压的中点平衡。
本实用新型硬件方面不需要额外增加硬件电路，不会增加额外的硬件成本开支，硬件电路调试简单，也不会影响直流侧MPPT功能的正常运作，软件方便不会增加额外外的时间开销和较多的运算量都是在原有的中断程序中处理完成，使得程序在一个合理的控制范围内稳定运行，通过本装置从而实现三电平光伏逆变器的中点电压的平衡。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，但同样在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种维持T型三电平光伏逆变器母线中点电压平衡的控制装置，其特征在于：包括直流滤波器、升压电路、三电平逆变电路、低通滤波器、交流滤波器、基于DSP 的控制电路，所述交流滤波器直接连接市电电网；所述直流滤波器滤除直流输入的直流电的高频噪声的干扰，直流电进入升压电路后提高DC电压，然后经过所述三电平逆变电路将DC 电流转换成为AC 电流，然后通过所述低通滤波器输送到连接市电的交流滤波器。
2.根据权利要求1所述的维持T型三电平光伏逆变器母线中点电压平衡的控制装置，其特征在于：还包括对逆变电流和电网电压信号的采样单元；采用T 型三电平架构作为系统的逆变模块控制核心，采用空间矢量调制SVPWM进行逆变波形控制。
3.根据权利要求1所述的维持T型三电平光伏逆变器母线中点电压平衡的控制装置，其特征在于：所述基于DSP 的控制电路，包括MPPT 最大功率跟踪模块，MPPT跟踪模块通过采样直流滤波器输出端的直流电压和直流电流，控制升压驱动模块来进一步驱动升压模块的工作，以达到实现MPPT功能；所述基于DSP 的控制电路，采用TMS320F28335 作为控制芯片，通过对母线相对于中点的两个电压值进行采样，比较后根据差值进行输出波形的控制。
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