[发明专利]一种PWM整流型能量回馈装置

说明书

技术领域

本发明涉及电工技术及电力电子技术，特别是PWM整流型有源逆变技术。本发明也适应于新能源并网发电，特别是太阳能并网发电。

背景技术

现有的全控制能量回馈器中，其三个核心技术，即调制技术，回馈能量功率控制，同步检测，一般以以下方式工作：调制为随机型经滞环比较而得的方波型脉冲，频率为工频级且不固定，给滤波增加困难，而且产生的低频噪声对人体极其有害；能量回馈功率只考虑了电压的幅值，没有考虑电流的连续工作，逆变器经常处于开通与关断间转换，增加了额外的谐波含量，而且加大了逆变器的电应力；同步检测为硬件过零型检测，电路复杂且精度较低；基本没有考虑对于注入电网直流电流的防御，在因器件特性不均或受到干扰而产生直流分量注入电网时，引起电网端变压器偏磁，进而异常发热，危及电网安全。

发明内容

本发明为一种基于改进的相幅控制原理的定频PWM整流型能量回馈装置。根据直流母线电压及其泵升速率估算出回馈电网功率的最优值，使电流处于连续且相对恒定状态，以减少注入电网的电流谐波含量；软件锁相减少了硬件复杂度，并使得检测诸如电压跌落频率漂移等电网故障更为可靠；PWM定频调制，使得谐波成分固定且为高频，减小了输出端串联电感的体积及开关噪声。

本发明的核心内容为：改进的相幅控制及其PWM调制方法，即由直流母线电压及其泵升速率估算出回馈电网能量的最优值，并作为逆变器的参考输入；基于旋转坐标变换及模型参考自适应的软件锁相环技术；基于DSP与直流母线共地的逆变输出电压直接检测技术，可以精确检测并防御逆变器输出端因器件特性漂移或参数变化或漏电流引起的直流分量注入电网。

附图说明

图1为主电路原理图；

图2为相幅控制原理图；

图3为软件锁相环原理图；

图4为电网电压检测原理图；

图5为直接电压检测原理图；

图6为具软关断功能的驱动电路原理图；

图7为本发明装置的实验波形图；

图8为本发明装置的实验波形的谐波分析图；

具体实施方法

图1所示，主电路由三相桥式电路，电网电压检测电路，输出电压直接检测路，电流检测电路，驱动电路，以及控制电路构成。

如图2所示，相幅控制基于稳态等效单相相量图。由于电感寄生电阻Rr较小，工程上可忽略。为取得单位功率因数逆变，IA与UA相反，因而UL与UA垂直。故：

UAI=UA2+(ωLIA)2]]>

θ＝arctan(ωL/U_A)

其中，I_dc＝f(U_dc)，dU_dc为直流母线电压差，则输出电流I_A可由下式估算：

IA=IDC+kp*δudc+ki∫0t0δudcdt]]>

如图3所示，软件锁相环基于模型参考自适应。