[发明专利]一种直流电流反馈的单相逆变器功率解耦控制方法

说明书

本发明公开了直流电流反馈的单相逆变器功率解耦控制方法，所述单相逆变器是利用功率解耦拓扑结构实现功率解耦功能，其控制方法是引入直流侧输入电流的负反馈来产生功率解耦电容电压的第一参考信号，通过功率平衡分析获得所述功率解耦电容电压的第二参考信号；将第一参考信号和第二参考信号两者之和作为功率解耦电容电压的参考信号对功率解耦电容电压进行闭环控制，实现单相逆变器的功率解耦。本发明既保证了功率解耦控制的鲁棒性，又保证了系统动态响应的快速性；本发明控制方法能使用于多类功率解耦拓扑，具有一定的通用性。

技术领域

本发明涉及单相逆变器技术领域，更具体地说是一种基于直流电流反馈的单相逆变器的功率解耦控制方法。

背景技术

小型分布式发电系统多以单相电为主，故单相逆变器被广泛应用于小型分布式发电系统中。例如，在小型光伏发电系统中，逆变器的直流侧同光伏模块连接，交流侧同电网连接。这样的连接模式决定了单相逆变器必须同时满足两侧的要求：光伏侧在一定的光照条件下，光伏模块工作在最大功率点处，逆变器的输入功率恒定；电网侧的电压和电流均为正弦信号，单相逆变器的输出功率含有很大的两倍工频脉动，同时引起输入侧的两倍工频脉动，从而无法保证输入瞬时功率的恒定，造成光伏利用率的降低和并网电流的畸变。因此，单相逆变器需要功率解耦方法来去除输入侧的两倍频脉动功率。

现有技术中通常采用被动功率解耦的方法解决上述问题，即通过在直流输入源与逆变器之间并联大容值的输入滤波电解电容，利用电容自身特性被动吸收脉动功率以实现逆变器输入与输出的瞬时功率平衡，并保证输入侧直流功率恒定。但是，电解电容的工作寿命很有限。近年来也有提出主动功率解耦的方法解决上述问题。这些已有方法通常是通过在原有拓扑上并联功率解耦拓扑，通过控制相应的开关器件的通断实现功率解耦电容两端电压的大幅度波动，从而减小功率解耦电容的容值，使得使用更长寿命的薄膜电容或陶瓷电容等替代大容值的电解电容成为可能。但是这类方法基本上都是通过功率平衡分析获得功率解耦电容电压的参考信号，高度依赖于数学计算模型，对于系统参数变化，如，功率解耦电容容值的变化、输出电流大小的变化等非常敏感，系统鲁棒性差。

实际应用中，电容的容值在出厂时本身就存在±5％-±20％的容差，并且随着时间的推移也会因为老化等因素发生变化；而输出电流大小会跟随电流参考信号的变化而变化，且在系统暂态过程中电流也是实时变化的。因此，传统的基于功率平衡分析得到的功率解耦电容的电压参考信号的计算并不准确，不能很好地实现功率解耦功能。

发明内容

本发明为了避免上述现有技术所存在的不足，提供一种通用的直流电流反馈的单相逆变器功率解耦控制方法，以提高系统的鲁棒性，使得系统参数发生变化时也能很好地实现功率解耦功能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明直流电流反馈的单相逆变器功率解耦控制方法，所述单相逆变器是利用功率解耦拓扑结构实现功率解耦功能，所述功率解耦拓扑结构包括：第一类拓扑结构和第二类拓扑结构；

所述第一类拓扑结构为全桥式拓扑或半桥式拓扑结构；

所述第二类拓扑结构为双向DC/DC变换器拓扑结构，包括Buck型、Boost型和Buck-boost型三种双向DC/DC变换器拓扑；

本发明直流电流反馈的单相逆变器功率解耦控制方法的特点是：所述控制方法是引入直流侧输入电流的负反馈来产生功率解耦电容电压的第一参考信号v_{cd_ref1}，通过功率平衡分析获得所述功率解耦电容电压的第二参考信号v_{cd_ref2}；将所述第一参考信号v_{cd_ref1}和第二参考信号v_{cd_ref2}两者之和作为功率解耦电容电压的参考信号对功率解耦电容电压进行闭环控制，实现单相逆变器的功率解耦。

本发明直流电流反馈的单相逆变器功率解耦控制方法的特点也在于：针对所述第一类拓扑结构，所述功率解耦控制方法按以下步骤进行：