[发明专利]一种单相光伏逆变器无功控制方法及电路

摘要

本发明公开一种单相光伏逆变器无功控制电路，包括母线电压支撑电容、单相全桥逆变电路、滤波电感、EMC滤波电路、采样电路、功率开关管驱动电路以及DSP；其中，DSP包括PLL控制模块、电压外环PI控制模块、电流内环PI前馈控制模块和正弦PWM发波控制模块，DSP的正弦PWM发波控制模块的输入信号还包括电流内环电流给定量Ig。本发明还提出一种单相光伏逆变器无功控制方法，其不仅判断电网电压Uac是否大于零、比较PWM发波控制输入调制波Upwm的绝对值与给定的三角载波Uc，而且判断电流内环电流给定量Ig是否大于零。本发明既能降低功率开关管导通损耗、提高逆变器转换效率，又能使电流波形连续、减小输出谐波、降低对电网的谐波污染。

主权项

一种单相光伏逆变器无功控制电路，其包括母线电压支撑电容、单相全桥逆变电路、滤波电感、EMC滤波电路、采样电路、功率开关管驱动电路以及DSP；其中，母线电压支撑电容包括第一电容；第一电容的正极与单相全桥逆变电路的第一输入端相连；第一电容的负极与单相全桥逆变电路的第二输入端相连；单相全桥逆变电路，其包括四个IGBT开关管——第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管，及四个二极管——第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；其中，所述的四个二极管——第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管，分别反向并联于所述的四个IGBT开关管——第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管的两端；即第一二极管反向并联于第一功率开关管的两端；第二二极管反向并联于第二功率开关管的两端；第三二极管反向并联于三功率开关管的两端；第四二极管反向并联于第四功率开关管的两端；所述的四个IGBT开关管——第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管，分别具有一源极及一漏极；所述的第一电容的正极与所述第一功率开关管的漏极、所述第三功率开关管的漏极相连；所述的第一电容的负极与所述的第二开关管的源极、所述的第四开关管的源极相连；所述第一开关管的源极与所述的第二开关管的漏极电性相连后，作为所述的单相全桥逆变电路的第一输出端；所述第三开关管的源极与所述的第四开关管的漏极电性相连后，作为所述的单相全桥逆变电路的第二输出端；滤波电感包括第一电感、第二电感；第一电感的第一端与单相全桥逆变电路的第一输出端相连；第二电感的第一端与单相全桥逆变电路的第二输出端相连；第一电感的第二端与EMC电路滤波电路的第一输入端相连；第二电感的第二端与EMC电路滤波电路的第二输入端相连；采样电路包括三个输入引脚，分别与单相全桥逆变电路的第一输入端、EMC电路滤波电路的第一输入端和EMC电路滤波电路的第一输出端相连；采样电路还包括三个输出引脚，分别与DSP的三个输入引脚相连，分别输出如下信号：直流母线电压Ubus，电网电压Uac、电网电流Iac；DSP包括PLL控制模块、电压外环PI控制模块、电流内环PI前馈控制模块和正弦PWM发波控制模块，其中，PLL控制模块的输入是电网电压Uac，PLL控制模块的输出为与电网电压Uac同步相位换算值sin(ωt+θ)，其中，θ为电网电流Iac与电网电压Uac之间的相位角偏差；正弦PWM发波控制模块的输入包括PWM发波控制输入调制波Upwm、电网电压Uac、给定的三角载波Uc；正弦PWM发波控制模块的输出是四路PWM信号PWM1′、PWM2′、PWM3′、PWM4′；DSP包括三个输入引脚，分别输入如下信号：直流母线电压Ubus，电网电压Uac、电网电流Iac；DSP包括四个输出引脚，分别输出四路PWM信号PWMI′、PWM2′、PWM3′、PWM4′；所述的功率开关管驱动电路包括四个输入引脚，其与DSP的四个输出引脚分别相连；所述的功率开关管驱动电路包括四个PWM输出引脚，其与所述的单相全桥逆变电路中的四个IGBT开关管——第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管的栅极分别相连，分别输出PWM信号PWM1、PWM2、PWM3、PWM4；其特征在于：所述的单相光伏逆变器无功控制电路中，DSP的电压外环PI控制模块的输入是直流母线电压Ubus与直流母线电压控制给定量Ubus′的差值，电压外环PI控制模块的输出是电压外环输出量Im；所述的单相光伏逆变器无功控制电路中，DSP的电流内环PI前馈控制模块的输入是电流内环电流给定量Ig与电网电流Iac的差值；其中，所述的电流内环电流给定量Ig＝Im*sin(ωt+θ)；电流内环PI前馈控制模块的输出是U1；所述的单相光伏逆变器无功控制电路中，DSP的正弦PWM发波控制模块的输出是四路PWM信号PWM1′、PWM2′、PWM3′、PWM4′；DSP的正弦PWM发波控制模块的输入包括PWM发波控制输入调制波Upwm、电网电压Uac、给定的三角载波Uc；其中，所述的PWM发波控制输入调制波Upwm，是电流内环PI前馈控制模块的输出U1与电网电压Uac的和；所述的单相光伏逆变器无功控制电路中，作为DSP的正弦PWM发波控制模块的输入信号之一的所述的PWM发波控制输入调制波Upwm，是电流内环PI前馈控制模块的输出U1与电网电压Uac的和；DSP的正弦PWM发波控制模块的输入信号还包括电流内环电流给定量Ig。