本发明专利技术涉及一种Z源型两开关并网逆变器的控制方法，属于电能变换领域，用于光伏发电等可再生能源的并网发电。由直流侧的输入侧二极管，阻抗网络，单相桥臂，输出侧的滤波器，主控制器，交流电压检测电路，偏置电路，直流电压检测电路以及隔离驱动电路等组成。其中阻抗网络中的一个直流电容用两个串联的电容替代，两个串联的电容的连接点作为交流侧的一个输出端，进而省去了一个桥臂，只需一个桥臂的两个开关器件，利用逆变器的直通状态，结合直流电压闭环控制和并网电流的瞬时波形控制的双闭环控制策略，同时实现直流电压的恒定控制和交流侧并网电流的正弦波形控制，本发明专利技术具有结构紧凑、成本低以及效率高、可靠性高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于电能变换领域，用于光伏发电等可再生能源的并网发电。
技术介绍
目前，能源的短缺以及环境污染问题日益严重，以风力发电、光伏发电为代表的可再生能源发电技术因其不消耗地球化石能源、对环境零排放等优点，成为最有竞争力的解决能源和环境问题的途径，获得了广泛关注，成为了当前的研究热点。由于可再生发电源输出的电能形式对环境变化更加敏感，波动较大，为此需要结合相应的电能变换技术来获得满足并网运行条件的直流电压水平。在目前的解决方案中，对于光伏发电系统，其输出为直流形式，一种方案是采用直流-直流-交流的两级式结构实 现平稳的交流电能输出。这种结构中直流侧增加的开关变换器造成系统损耗增加，效率和可靠性均有所下降。另一种方案是采用Z源型逆变器，在直流发电源和传统逆变器中间串接由两个电感和电容组成的交叉阻抗网络，利用逆变器的直通状态对电感进行储能，在非直通状态释放，进而间接实现直流电压的升压控制。在现有方案中，对于单相系统，采用两个桥臂，即四个功率器件，造成损耗较大，成本较高，有待进一步进行性能优化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，用于光伏发电等可再生能源的并网发电，解决现有可再生能源并网发电系统中的并网逆变器的效率低、结构复杂等问题。一种Z源型两开关并网逆变器，其组成包括直流正极输入端的二极管，电感Z1，电容Cl，电容C2，电容C3，电感Z2，单相桥臂，滤波器； 所述的二极管的正极与外部直流电源的正极输出端相连，作为所述的Z源型两开关并网逆变器的正极输入端，二极管与电感Zl的一端以及电容Cl的一端相连，电感Zl的另一端与电容C2的一端以及单相桥臂的正极输入端相连，电容Cl的另一端与单相桥臂的负极输入端以及电感Z2的一端相连，电容62的另一端与电容0的一端相连,作为所述的Z源型两开关并网逆变器的一个交流输出端与电网的一相相连，电容C3的另一端与电感Z2的另一端以及外部直流电源的负极输出端相连，作为所述的Z源型两开关并网逆变器的直流负极输入端，单相桥臂的交流输出端与滤波器的一端相连，滤波器的另一端作为所述的Z源型两开关并网逆变器的另一个交流输出端与电网另一相相连； 电网电压检测电路(9 )的输入端与单相电网相连，用于检测电网电压，电网电压检测电路(9)的输出端与同步信号产生电路(10)的输入端相连，产生与电网电压相同极性的方波信号，同步信号产生电路(10)的输出端与主控制器(12)的第一输入端相连，并网电流检测电路(11)的输入端串接于滤波电感(8 )与电网之间，用于检测并网电流，并网电流检测电路(11)的输出端与主控制器(12)的第二输入端相连，直流电压检测电路(13)的输入端与电容Cl (3)的两端相连，用于检测电容Cl (3)的直流电压，直流电压检测电路(13)的输出端与主控制器(12)的第三输入端相连，主控制器(12)的输出端与隔离驱动电路(14)的输入端相连，隔离驱动电路(14)的输出端与单相桥臂(7)的信号输入端相连，用于驱动单相桥臂(7)的两个功率器件工作； 所述的采用直流电压采样模块采集单相桥臂的直流输入电压，采用直流电压调节器控制电容Cl的直流电压，采用并网电流检测模块采集并网电流，采用电网电压检测模块采集电网电压，采用锁相环模块计算电网电压相位，采用正弦值计算模块计算电网电压相位的正弦值，使用电流闭环控制模块对并网电流进行控制，采用加入直通状态的正弦波脉宽调制算法产生脉宽调制信号控制逆变器中的各个开关管工作； 所述的的步骤是， 步骤一、设置电容Cl的直流电压的给定值，与直流电压采样模块采集的电容Cl的直流电压信号相减，获得的差值通过直流电压调节器获得单相桥臂的直通占空比，以实现对电容Cl的直流电压的恒定控制； 步骤二、采用电网电压检测模块采集电网电压，将较高的电网电压转换为较低的电压信号，将采集的电网电压信号输入到锁相环模块，获得电网电压的实时相位，再将所述的电网电压的实时相位输入正弦值计算模块，获得电网电压的实时相位的正弦值； 步骤三、设置并网电流幅值的给定值，与步骤二获得的电网电压的实时相位的正弦值相乘，获得并网电流的瞬时给定值； 步骤四、采用并网电流检测模块采集并网电流，将采集到的并网电流与步骤三获得的并网电流的瞬时给定值输入到电流闭环控制模块，获得单相桥臂的输出电压的给定值；步骤五、将步骤一获得的直通占空比以及步骤四获得的逆变器的输出电压的给定值输入到加入直通状态的正弦波脉宽调制算法产生脉宽调制信号控制单相桥臂中的各个开关管工作，从而实现并网电流的闭环控制。 本专利技术所具有的优点本专利技术通过在将Z源逆变器中的阻抗网络的一个直流电容替换为两个串联的直流电容，并将其连接点作为交流侧的一个输出端，进而省去了一个桥臂。由于本专利技术只采用一个桥臂，即两个功率开关器件并结合直流电压闭环控制算法以及并网电流的闭环控制算法就同时实现了直流电压的升压、稳压控制以及将发电源的发电能量以单位功率因数输送到电网中，因此与现有方案相比具有结构紧凑、效率高、可靠性高等优点。附图说明图I是本专利技术所述的Z源型两开关并网逆变器的原理 图2是本专利技术的控制方法的原理 图3是本专利技术的控制方法的流程 图4是本专利技术的产生直通状态的SPWM的原理图。具体实施例方式下面结合图I至图4具体说明本实施方式。一种Z源型两开关并网逆变器，其组成包括直流正极输入端的二极管，电感Zl，电容Cl，电容C2，电容C3，电感Z2，单相桥臂，滤波器； 所述的二极管的正极与外部直流电源的正极输出端相连，作为所述的Z源型两开关并网逆变器的正极输入端，二极管与电感Zl的一端以及电容Cl的一端相连，电感Zl的另一端与电容C2的一端以及单相桥臂的正极输入端相连，电容Cl的另一端与单相桥臂的负极输入端以及电感Z2的一端相连，电容62的另一端与电容0的一端相连,作为所述的Z源型两开关并网逆变器的一个交流输出端与电网的一相相连，电容C3的另一端与电感Z2的另一端以及外部直流电源的负极输出端相连，作为所述的Z源型两开关并网逆变器的直流负极输入端，单相桥臂的交流输出端与滤波器的一端相连，滤波器的另一端作为所述的Z源型两开关并网逆变器的另一个交流输出端与电网另一相相连； 电网电压检测电路(9 )的输入端与单相电网相连，用于检测电网电压，电网电压检测电路(9)的输出端与同步信号产生电路(10)的输入端相连，产生与电网电压相同极性的方波信号，同步信号产生电路(10)的输出端与主控制器(12)的第一输入端相连，并网电流检测电路(11)的输入端串接于滤波电感(8)与电网之间，用于检测并网电流，并网电流检测电路(11)的输出端与主控制器(12)的第二输入端相连，直流电压检测电路(13)的输入端与电容Cl (3)的两端相连，用于检测电容Cl (3)的直流电压，直流电压检测电路(13)的输出端与主控制器(12)的第三输入端相连，主控制器(12)的输出端与隔离驱动电路(14)的输入端相连，隔离驱动电路(14)的输出端与单相桥臂(7)的信号输入端相连，用于驱动单相桥臂(7)的两个功率器件工作。其中滤波器可以是滤波电感，也可以是电感和电容的组合形式。图I是本专利技术所述的Z源型两开关并网逆变器的原理图，下面简要分析其工作原理。由Z源变换器的工作本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Z源型两开关并网逆变器，其组成包括直流正极输入端的二极管，电感L1，电容C1，电容C2，电容C3，电感L2，单相桥臂，滤波器；所述的二极管的正极与外部直流电源的正极输出端相连，作为所述的Z源型两开关并网逆变器的正极输入端，二极管与电感L1的一端以及电容C1的一端相连，电感L1的另一端与电容C2的一端以及单相桥臂的正极输入端相连，电容C1的另一端与单相桥臂的负极输入端以及电感L2的一端相连，电容C2的另一端与电容C3的一端相连，作为所述的Z源型两开关并网逆变器的一个交流输出端与电网的一相相连，电容C3的另一端与电感L2的另一端以及外部直流电源的负极输出端相连，作为所述的Z源型两开关并网逆变器的直流负极输入端，单相桥臂的交流输出端与滤波器的一端相连，滤波器的另一端作为所述的Z源型两开关并网逆变器的另一个交流输出端与电网另一相相连；？电网电压检测电路（9）的输入端与单相电网相连，用于检测电网电压，电网电压检测电路（9）的输出端与同步信号产生电路（10）的输入端相连，产生与电网电压相同极性的方波信号，同步信号产生电路（10）的输出端与主控制器（12）的第一输入端相连，并网电流检测电路（11）的输入端串接于滤波电感（8）与电网之间，用于检测并网电流，并网电流检测电路（11）的输出端与主控制器（12）的第二输入端相连，直流电压检测电路（13）的输入端与电容C1（3）的两端相连，用于检测电容C1（3）的直流电压，直流电压检测电路（13）的输出端与主控制器（12）的第三输入端相连，主控制器（12）的输出端与隔离驱动电路（14）的输入端相连，隔离驱动电路（14）的输出端与单相桥臂（7）的信号输入端相连，用于驱动单相桥臂（7）的两个功率器件工作；所述的Z源型两开关并网逆变器的控制方法，其特征在于，采用直流电压采样模块采集单相桥臂的直流输入电压，采用直流电压调节器控制电容C1的直流电压，采用并网电流检测模块采集并网电流，采用电网电压检测模块采集电网电压，采用锁相环模块计算电网电压相位，采用正弦值计算模块计算电网电压相位的正弦值，使用电流闭环控制模块对并网电流进行控制，采用加入直通状态的正弦波脉宽调制算法产生脉宽调制信号控制逆变器中的各个开关管工作；所述的Z源型两开关并网逆变器的控制方法的步骤是，步骤一、设置电容C1的直流电压的给定值，与直流电压采样模块采集的电容C1的直流电压信号相减，获得的差值通过直流电压调节器获得单相桥臂的直通占空比，以实现对电容C1的直流电压的恒定控制；步骤二、采用电网电压检测模块采集电网电压，将较高的电网电压转换为较低的电压信号，将采集的电网电压信号输入到锁相环模块，获得电网电压的实时相位，再将所述的电网电压的实时相位输入正弦值计算模块，获得电网电压的实时相位的正弦值；步骤三、设置并网电流幅值的给定值，与步骤二获得的电网电压的实时相位的正弦值相乘，获得并网电流的瞬时给定值；步骤四、采用并网电流检测模块采集并网电流，将采集到的并网电流与步骤三获得的并网电流的瞬时给定值输入到电流闭环控制模块，获得单相桥臂的输出电压的给定值；步骤五、将步骤一获得的直通占空比以及步骤四获得的逆变器的输出电压的给定值输入到加入直通状态的正弦波脉宽调制算法产生脉宽调制信号控制单相桥臂中的各个开关管工作，从而实现并网电流的闭环控制。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李宣南，朴顺善，毛飞，
申请(专利权)人：哈尔滨东方报警设备开发有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。