[发明专利]一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法，属于新能源发电控制系统的技术领域。

背景技术

微型光伏并网逆变器在每块光伏组件背面安装一个集成各种保护及控制功能的微型逆变器，由微型逆变器将电能变换成交流电后直接并入电网，若干相同模块与电网并联构成光伏并网发电系统。相比于传统的集中式光伏并网发电系统，微型光伏并网逆变器每个模块进行最大功率点跟踪，可以降低组件不匹配或局部阴影造成的功率损耗，提高系统的效率。

许多用于微型光伏并网逆变器的拓扑及其相应的控制策略被报道，其中反激逆变器仅需三个开关器件，结构简单，成本低廉，优于其他拓扑结构(如图2所示)。目前反激逆变器应用于微型光伏并网系统时，为了能够提高系统效率，通常使反激逆变器工作在准谐振模式，即当反激电路原边MOS管的漏极和源极的电压U_ds谐振到零或最低点时开通MOS管，这样储存在MOS管中的漏感能量“流回”输入电容，同时MOS管可以工作在零电压开通(Zero Voltage Switching，ZVS)状态下，开关损耗大幅减小，系统效率显著提高。但是，准谐振模式的缺点是当电网电压在过零点附近时，MOS管开关频率将非常高，这将导致开关损耗大幅上升，影响系统整体效率，因此在电网过零点附近不宜采用准谐振控制方法。

发明内容

本发明涉及一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法，在反激式微型逆变器中，为了避免电网过零点附近准谐振模式出现过高的开关频率，本发明采用脉冲频率调制模式，即保持MOS管的开通时间T_on固定，通过调节开关频率T_s，确保逆变器输出正弦电流的前提下，降低开关频率；在电网电压较高时，仍然使用准谐振模式控制反激变压器，使反激变压器的原边MOS管工作在ZVS状态，以降低系统损耗。

根据上诉的发明构思，本发明采用下述技术方案；

一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法，其控制步骤如下：

(1)锁相环跟踪得到电网角度θ，采样电网电压幅值，当电网电压幅值高于设定的阈值电压U_set时，执行步骤(2)；否则执行步骤(3)；

(2)运行准谐振模式控制，判断本周期是否为准谐振模式的最后一个开关周期，如果是则记录最后一个开关周期的导通时间T_const、开关周期T′_s和当前电网角度θ′，计算占空比d′＝T_const/T′_s；否则返回步骤(1)；

(3)反激电路进入脉冲频率调制模式控制，计算脉冲频率调制模式时开关周期控制导通时间T_on＝T_const，开关周期为T_s。

上述的一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法，所述的步骤(1)中阈值电压U_set是预先设定的一个电压，可以根据实验选择一个效率最佳的电压值U_set。设电网电压峰值为U_m，则当电网角度在[α，π-α]和[π+α，2π-α]范围内时，电网电压高于U_set；当电网角度在[-α，α]和[π-°，π+α]范围内时电网电压低于U_set，其中α＝arcsin(U_set/U_m)。

上述的一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法，所述的步骤(1)中准谐振模式控制的方法是：当开关管关断后，反激变压器磁芯中的能量通过副边绕组向电网释放，当副边电感的电流为零时，原边电感L_p和MOS管寄生电容C_r开始谐振，由于谐振的作用U_ds的波形出现震荡，在U_ds的电压谐振至最低点的时刻开通MOS管可以实现ZVS，降低MOS管的开通损耗。

上述的一种脉冲频率调制和准谐振双模式调制的微型并网逆变器控制方法，所述的步骤(3)中进行模式变换时，为了保证并网电流不会突变，应保持脉冲频率调制的开通时间和开关周期和准谐振模式的最后一个开关周期一致；为了保证准谐振模式时的并网电流为正弦，保持开通时间T_on不变，调节开关周期当电网电压非常低时，例如在过零处的300us范围内，应封锁原边MOS管的驱动，降低过零处并网电流波形畸变。