[发明专利]一种控制混合型H桥级联逆变器的电压输出的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制逆变器的电压输出的方法，特别是关于一种控制混合型H桥级联逆变器(下文均简称为“H桥逆变器”)的电压输出的方法。

背景技术

目前，如图1所示，逆变器系统包括DC(direct current，直流电)-AC(alternating current，交流电)变换用的H桥逆变器1、直流电源2、滤波器3、并网控制器4和采样单元(图中未示出)。其中，如图2所示，H桥逆变器1包括三个串联的H桥逆变器单元11，每一H桥逆变器单元11由一个直流电源(如图1中的V₁，V₂和V₃)，每一直流电源通过直流母线连接H桥逆变器单元11。H桥逆变器单元11包括功率开关Sa1、Sa2、Sa3和Sa4，H桥逆变器1输出的交流电的电压是三个H桥逆变器单元11输出交流电电压之和，该交流电通过滤波器3输送到电网5上。上述过程中，采样单元对H桥逆变器1输出的交流电进行采样，并将采集到的交流电的电压输送给并网控制器4。并网控制器4根据输入的电压数值，对H桥逆变器1的功率开关Sa1～4的开关状态进行控制，使H桥逆变器单元11的交流侧能够输出1(正直流母线电压)、-1(负直流母线电压)和0(零电压)三种不同电压(如表1所示)，从而使H桥逆变器1交流侧输出的电压符合并网的要求。上述并网的要求是指：H桥逆变器1输送到电网上的交流电电压随时间变化的波形接近理想的正弦波波形。

表1

目前，并网控制器4主要是采用传统的载波脉宽调制法(PWM)对混合H桥级联式逆变器的功率开关Sa1～4的开关状态进行控制，使得使H桥逆变器1交流侧输出的电压符合并网的要求。但是这种调制法若不加以控制，H桥逆变器单元11输出的电压在转换时，会造成功率开关的开关次数增加，从而增加了开关损耗，降低了效率。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种控制混合型H桥级联逆变器的电压输出的方法，其能减少开关损耗，提高能量转换效率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种控制混合型H桥级联逆变器的电压输出的方法，其包括以下步骤：

1)设置一个具有3个电压等级的直流电压源的H桥逆变器：三个直流母线的电压等级分别为低压V₁＝V₀、中压V₂＝2V₀、高压V₃＝4V₀，则H桥逆变器1交流侧总输出的电压值V满足方程V＝x·V₁+y·V₂+z·V₃；

2)在逆变器系统中的并网控制器中预先设置一个理想正弦波；

3)所述并网控制器通过电压阶梯调制法或载波脉宽调制法，控制所述H桥逆变器中功率开关的开关状态，使所述H桥逆变器交流侧的总输出波形接近预设的理想正弦波波形。

在所述步骤3)中，所述阶梯电压调制法具体为：

根据所述步骤2)中的理想正弦波的幅值和低压的H桥逆变器单元的直流母线的电压V₀，所述并网控制器按照以下公式，对每一个所述H桥逆变器单元中的功率开关进行控制，所述公式为：

在所述步骤3)中，所述载波脉宽调制法包括以下步骤：

①根据所述步骤2)中的理想正弦波的幅值和低压的H桥逆变器的直流母线电压V₀，所述并网控制器按照以下公式，对所述中压和高压的H桥逆变器单元中的功率开关进行控制，使中压和高压的H桥逆变器单元输出的波形近似正弦波的阶梯波波形，所述公式为：

②将所述步骤①中得到近似正弦波的阶梯波与所述步骤1)中预设的理论正弦波相减，得到一差值波，作为调制波；

③根据所述步骤②中的调制波，选取一载波；

④所述并网控制器利用所述步骤③得到的载波向低压H桥逆变器单元生成不同的PWM波，以控制所述低压的H桥逆变器单元中的功率开关。

在所述步骤③中，所述调制波采用锯齿波载波模式选取所述载波，且所述载波的特点包括：

a)所述载波的周期为所述调制波周期的整数倍；b)所述中压和高压的H桥逆变器单元中的功率开关仅在两个载波控制周期之间进行开关动作；c)所述载波采用锯齿波，并每180度方向翻转一次；d)当所述调制波变动较小时所述调制波频率降低。