[发明专利]用于单相并网逆变器的脉冲宽度调制PWM控制方法

说明书

技术领域

本发明属于发电技术领域，涉及太阳能、风能等分布式可再生新能源并网发电设备，具 体涉及一种用于单相并网逆变器的脉冲宽度调制PWM控制方法。

背景技术

随着化石能源的不断减少，以及面临全球气候变暖的严峻形势，绿色环保且蕴藏量极其 丰富的太阳能、风能等可再生自然能源越来越受到人们的青睐。这些可再生新能源通过适当 的媒介(例如太阳能电池、风力发电机等)都很容易转换成电能，然后利用电力电子装置将 该电能转换成直流电，最后通过并网逆变器将上述电能输送到单相电网。

单相并网逆变器一般由全桥电路实现，每个桥臂由两个功率开关管串联，中间连接处作 为输出端。常用的脉冲宽度调制(PWM)发生方法有自然采样法、规则采样法和空间电压矢 量法等。通常全桥电路的四个功率开关管都以高频PWM的方式进行动作，开关损耗很大，导 致系统效率降低。为了降低开关损耗，可以采用一个桥臂的两个功率开关管以高频PWM的方 式进行动作，而另一个桥臂的两个功率开关管以工频频率进行动作，这样可以有效地降低开 关损耗，但是高频PWM方式动作的两个功率开关管的温度高于工频频率动作的两个功率开关 管，导致通风散热要求不同，增加了系统的散热设计复杂性。为了进一步提高开关频率，降 低开关损耗，可以采用软开关技术来达到零电压开通或零电流关断的目的，但是该控制方法 复杂，硬件成本高，而且负载较轻时不易实现软开关。对于上述的控制方法，为了防止同一 桥臂的两个以高频PWM方式动作的功率开关管直通短路问题，必须在两个功率开关管的开通 与关断之间加入一定的死区时间，这导致了输出电压损失，因而还需要进行死区补偿。另外 ，对于单相并网逆变器而言，上述的控制方法在一个电网电压周期中，四个功率开关管导通 损耗一直存在，不利于系统效率的提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于单相并网逆变器的脉冲宽度调制PWM控制方法，克服了现 有技术中的开关频率不高、开关损耗偏高、系统效率低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种用于单相并网逆变器的脉冲宽度调制PWM控制方法， 按照以下步骤实施：

步骤1、计算得到单相全桥逆变器的单极性PWM波；

步骤2、将单相全桥逆变器的电网电压检测与过零比较器比较得到同步方波信号，再将 同步方波信号二分频得到同步方波二分频信号；

步骤3、在单相全桥逆变器的四个功率开关管中，使得只有一个功率开关管处于高频PWM 动作状态，与其对角线的另一个桥臂的功率开关管处于工频频率动作状态，其余两个功率开 关管处于关断状态；四个功率开关管按照控制时序①、②、③和④的相位顺序，轮流以高频 PWM方式进行动作；同时采用正在导通的功率开关管提前关断的原则仅在电网电压的过零点 时加入死区时间，最长的死区时间为一个开关周期。

本发明的控制方法，同一时刻只有一个功率开关管具有高频开关损耗，包括高频功率开 关管在内的两个功率开关管具有导通损耗，提高了开关频率，降低了开关损耗，提高了系统 效率；在一个电网电压周期中仅有两次死区时间，对逆变器的输出电压几乎没有影响；四个 功率开关管轮流以高频PWM方式进行动作，功率开关管散热均匀，提高了整个系统的使用寿 命。

附图说明

图1是现有的单相并网发电电路示意图；

图2是现有的一种PWM波发生方法实施例框图；

图3是本发明的PWM波控制方法原理示意图。

图中，1.功率开关管S1，2.功率开关管S2，3.功率开关管S3，4.功率开关管S4，5.直流 电压，6.滤波电感，7.滤波电容，8.单相交流电网，9.电网电压检测，10.锁相环控制， 11.同步旋转角，12.逆变器输出参考电流，13.逆变器实际输出电流检测，14.比例增益， 15.绝对值运算，16.单极性三角载波比较，17.单极性PWM波，18.同步方波信号，19.同步方 波二分频信号，20.功率开关管S1的开关指令信号，21.功率开关管S2的开关指令信号，22. 功率开关管S3的开关指令信号，23.功率开关管S4的开关指令信号，①.PWM波控制时序1，② .PWM波控制时序2，③.PWM波控制时序3，④.PWM波控制时序4。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。