本發(fā)明涉及一種適用于t型三電平三相逆變器中來(lái)抑制中線共模電流的方法。
背景技術(shù)：
：在分布式發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器作為可再生能源(如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等)與電網(wǎng)或負(fù)載連接的橋梁，其性能直接影響整個(gè)分布式發(fā)電系統(tǒng)。而分布發(fā)電系統(tǒng)中的多電平逆變器與二電平逆變器相比具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)逆變器輸出電壓、電流諧波更小；(2)輸出電壓變化率更??；(3)輸出功率更大。因此，多電平逆變器在分布式發(fā)電系統(tǒng)得到關(guān)注和應(yīng)用。在多電平逆變器中，t型三電平三相逆變器和二極管鉗位型三電平三相逆變器相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)減少6個(gè)電力二極管，從而降低系統(tǒng)成本；(2)逆變器開關(guān)頻率在5khz—30khz，t型三電平三相逆變器比二極管鉗位型三電平三相逆變器效率高。因此，t型三電平逆變器在分布式發(fā)電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器可分為隔離型和非隔離型逆變器，而非隔離型逆變器由于效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)在分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用。對(duì)于非隔離t型三電平三相光伏并網(wǎng)逆變器，為減少光伏并網(wǎng)逆變器共模漏電流，大部分商用逆變器通常采用將t型三電平三相逆變器輸出濾波電容的公共點(diǎn)連接到直流母線電容的中性點(diǎn)(環(huán)流中線)的方案，如附圖1所示。這樣，逆變器的一部分高頻電流將在中線上環(huán)流，大大減少逆變器輸出共模漏電流。但是，由于逆變器環(huán)流中線的存在，t型三電平三相逆變器的lc濾波器形成諧振的高頻分量也將在逆變器與環(huán)流中線上流動(dòng)，影響光伏并網(wǎng)逆變器逆變側(cè)電流和環(huán)流中線電流，導(dǎo)致光伏并網(wǎng)逆變器輸出逆變側(cè)電流和環(huán)流中線上包含lc濾波器的諧振電流。因此，若不加控制，環(huán)流中線的高頻電流以及逆變側(cè)電流高頻成分均將增加。對(duì)于目前大部分商用光伏并網(wǎng)逆變器沒有考慮抑制lc濾波器的諧振電流，主要原因在于lc濾波器的諧振電流主要在逆變器側(cè)和環(huán)流中線上環(huán)流，不在逆變器網(wǎng)側(cè)流(不會(huì)流入電網(wǎng))。由此可見，為抑制t型三電平三相并網(wǎng)逆變器環(huán)流中線高頻電流和逆變器逆變側(cè)諧振高頻電流，發(fā)明一種抑制t型三電平三相光伏并網(wǎng)逆變器環(huán)流中線電流，提高t型三電平三相光伏并網(wǎng)逆變器性能的方法，在分布式發(fā)電系統(tǒng)有很好的應(yīng)用前景。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種能夠抑制并網(wǎng)逆變器的中線共模電流，以提高逆變器性能的t型三電平三相逆變器抑制中線共模電流的方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種t型三電平三相逆變器抑制中線共模電流的方法，應(yīng)用于采用spwm調(diào)制且逆變側(cè)輸出三相電流信號(hào)ia、ib、ic的t型三電平三相逆變器中，所述t型三電平三相逆變器的輸出經(jīng)lc濾波器連接至電網(wǎng)，所述t型三電平三相逆變器抑制中線共模電流的方法為：采用作為調(diào)制所述t型三電平三相逆變器的調(diào)制信號(hào)；其中，分別為用于調(diào)制所述t型三電平三相逆變器的三相調(diào)制信號(hào)，varef、vbref、vcref分別為三相常規(guī)正弦波脈沖調(diào)制信號(hào)，voffset為所述三相常規(guī)正弦波脈沖調(diào)制信號(hào)的三次諧波偏置信號(hào)，voffset_lc為具有抑制所述lc濾波器的諧振電流注入到所述調(diào)制信號(hào)的電壓偏置信號(hào)，voffset_lc＝kfia_high，kf為電流到電壓的轉(zhuǎn)換系數(shù)，ia_high為所述t型三電平三相逆變器的逆變側(cè)輸出電流ia的高頻分量。所述t型三電平三相逆變器的逆變側(cè)輸出電流ia經(jīng)低通濾波器而得到其低頻電流ia_low，則ia_high＝ia-ia_low。其中，ωf為所述低通濾波器的截止頻率，s為拉氏變換算子。voffset＝-(max(varef,vbref,vcref)+min(varef,vbref,vcref))/2。所述t型三電平三相逆變器的逆變側(cè)輸出的三相電流信號(hào)ia、ib、ic分別經(jīng)坐標(biāo)變換而對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為dq坐標(biāo)系下的直流分量id、iq，所述三相電流信號(hào)各自對(duì)應(yīng)的直流分量id、iq分別與給定值比較后，再通過(guò)比例積分調(diào)節(jié)器后輸出調(diào)節(jié)輸出量，所述調(diào)節(jié)輸出量經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后得到三相常規(guī)正弦波脈沖調(diào)制信號(hào)varef、vbref、vcref。坐標(biāo)變換時(shí)通過(guò)鎖相環(huán)而獲取所述電網(wǎng)的空間角度角。所述t型三電平三相逆變器采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制方式。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)有效抑制環(huán)流中線和逆變器逆變側(cè)電流中包含的lc濾波器諧振，減少逆變器共模漏電流，提高逆變器性能。附圖說(shuō)明附圖1為分布式發(fā)電逆變系統(tǒng)中l(wèi)c濾波器的諧振電流流通回路示意圖。附圖2為分布式發(fā)電逆變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3為三相并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)電壓定向抑制環(huán)流中線共模電流矢量控制方法示意圖。附圖4為基于電網(wǎng)電壓定向的矢量控制系統(tǒng)矢量圖。附圖5為三相并網(wǎng)逆變器穩(wěn)態(tài)仿真波形圖；(a)傳統(tǒng)方法環(huán)流中線電流；(b)本發(fā)明方法環(huán)流中線電流了；(c)傳統(tǒng)方法逆變側(cè)三相電流；(d)本發(fā)明方法逆變側(cè)三相電流；(e)傳統(tǒng)方法電網(wǎng)側(cè)三相電流；(f)本發(fā)明方法電網(wǎng)側(cè)三相電流。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。實(shí)施例一：參見附圖2所示，分布式發(fā)電逆變系統(tǒng)由分布式可再生能源、t型三電平三相逆變器、lc濾波器、電網(wǎng)等構(gòu)成。本實(shí)施例中，該分布式發(fā)電逆變系統(tǒng)為光伏發(fā)電逆變系統(tǒng)，其中的分布式可再生能源為光伏陣列，在附圖2中由直流電源edc和直流輸入電阻rdc等效。t型三電平三相逆變器根據(jù)光伏陣列輸入的功率，實(shí)現(xiàn)有功功率和無(wú)功功率控制，lc濾波器濾除逆變器輸出電流高頻分量，t型三電平三相逆變器的輸出經(jīng)lc濾波器連接至電網(wǎng)。在附圖2中，uan、ubn、ucn為t型三電平三相并網(wǎng)逆變器輸出的三相電壓，ea、eb、ec為三相電網(wǎng)電壓，ia、ib、ic是t型三電平三相逆變器的逆變側(cè)輸出的三相輸出電流，l為濾波電感，c為濾波電容。t型三電平三相逆變器輸出濾波電容c的公共點(diǎn)連接到直流母線電容的中性點(diǎn)。上述t型三電平三相逆變器采用spwm調(diào)制。為提高直流母線電壓利用率，通常在常規(guī)正弦波脈沖寬度調(diào)制(sinusoidpulsewidthmodulation,spwm)加入三次諧波。加入三次諧波之后逆變器的調(diào)制信號(hào)為：其中，varef、vbref、vcref分別為三相常規(guī)正弦波脈沖調(diào)制信號(hào)，voffset為三相常規(guī)正弦波脈沖調(diào)制信號(hào)的三次諧波偏置信號(hào)，三次諧波偏置信號(hào)voffset表示為：voffset＝-(max(varef,vbref,vcref)+min(varef,vbref,vcref))/2(2)其中，max函數(shù)取變量的最大值，其中min函數(shù)取變量的最小值。為抑制lc濾波器諧振電流在環(huán)流中線上流，將t型三電平三相逆變器產(chǎn)生諧振電流與其抵消。先將t型三電平三相并網(wǎng)逆變器的逆變側(cè)電流ia經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器得到逆變器a相電流的低頻電流ia_low，其可示為：其中ωf為低通濾波器的截止頻率，在本系統(tǒng)中ωf選取為ωf＝314.15rad/s；s為拉氏變換算子。則三電平三相逆變側(cè)電流ia的高頻分量電流ia_high為：ia_high＝ia-ia_low(4)則具有抑制lc濾波器的諧振電流注入到調(diào)制信號(hào)的電壓偏置信號(hào)為：voffset_lc＝kfia_high(5)其中kf為電流到電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)，在本發(fā)明系統(tǒng)中kf＝4。從而采用以下具有抑制環(huán)流中線共模電流的調(diào)制信號(hào)作為調(diào)制t型三電平三相逆變器的調(diào)制信號(hào)：其中，分別為用于調(diào)制t型三電平三相逆變器的三相調(diào)制信號(hào)，varef、vbref、vcref分別為三相常規(guī)正弦波脈沖調(diào)制信號(hào)，voffset為三相常規(guī)正弦波脈沖調(diào)制信號(hào)的三次諧波偏置信號(hào)，voffset_lc為具有抑制lc濾波器的諧振電流注入到調(diào)制信號(hào)的電壓偏置信號(hào)?；谝陨峡刂品椒ǖ娜嗖⒕W(wǎng)逆變器電網(wǎng)電壓定向抑制環(huán)流中線共模電流矢量控制方法示意圖如附圖3所示。t型三電平三相逆變器的逆變側(cè)輸出的三相電流信號(hào)ia、ib、ic分別經(jīng)坐標(biāo)變換(abc/αβ/dq變換)而對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換為dq坐標(biāo)系下的直流分量id、iq，三相電流信號(hào)各自對(duì)應(yīng)的直流分量id、iq分別與給定值(給定值根據(jù)功率的大小自由給定，如本系統(tǒng)給定為)比較后，再通過(guò)比例積分(proportionalintegral,pi)調(diào)節(jié)器后輸出調(diào)節(jié)輸出量，調(diào)節(jié)輸出量經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換(dq/αβ/abc變換)后得到三相常規(guī)正弦波脈沖調(diào)制信號(hào)varef、vbref、vcref。為了獲取電網(wǎng)的空間角度角，坐標(biāo)變換時(shí)通過(guò)鎖相環(huán)(phaselockedloop,pll)而獲取電網(wǎng)的空間角度角。而為抑制環(huán)流中線共模電流，逆變側(cè)相電流ia經(jīng)過(guò)濾波和變換得到voffset_lc，進(jìn)而得到所需的，三相調(diào)制信號(hào)為實(shí)現(xiàn)t型三電平三相并網(wǎng)逆變器有功功率和無(wú)功功率獨(dú)立控制，三電平三相逆變器采用電網(wǎng)電壓定向矢量控制方式。電網(wǎng)電壓定向的矢量控制(voltageorientedcontrol,voc)方式是指dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系與三相電網(wǎng)電壓空間矢量同步旋轉(zhuǎn)，且dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的d軸與電壓矢量重合?；陔娋W(wǎng)電壓定向的矢量控制系統(tǒng)矢量圖如圖4所示。由圖4可知，三相電網(wǎng)電壓矢量在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d軸上的分量在q軸上的分量eq＝0。根據(jù)瞬時(shí)功率理論，三相并網(wǎng)逆變器輸出瞬時(shí)有功功率p和瞬時(shí)無(wú)功功率q分別為：其中ed、eq為電網(wǎng)電壓在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d軸分量和q軸分量；id、iq為三相并網(wǎng)逆變器輸出電流在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d軸分量和q軸分量。將電網(wǎng)電壓定在d軸上面，則聯(lián)合式(7)和式(8)可得：由式(9)可知，系統(tǒng)的瞬時(shí)有功功率p與逆變輸出電流在d軸上的分量id成正比，而瞬時(shí)無(wú)功功率q則與輸出電流在q軸上的分量iq成正比。因此，通過(guò)id與iq的控制，就可以分別控制系統(tǒng)的瞬時(shí)有功、無(wú)功功率。為了驗(yàn)證上述所發(fā)明的方法的正確性和有效性，按圖3的控制方法對(duì)所發(fā)明方法和傳統(tǒng)方法進(jìn)行對(duì)比仿真。系統(tǒng)仿真參數(shù)如表1。表1仿真參數(shù)額定功率p＝10kw濾波電感l(wèi)＝1.3mh濾波電容c＝4.7μf母線濾波電容c1＝3000uf逆變器開關(guān)頻率fs＝20khz直流輸入edc＝650v直流輸入電阻rdc＝1ω電網(wǎng)電壓頻率fg＝50hz電網(wǎng)電壓有效值erms＝220v為實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)為1逆變，有功功率電流給定無(wú)功功率電流給定圖5為環(huán)流中線電流、逆變器輸出逆變側(cè)三相電流和電網(wǎng)側(cè)三相電流。圖5(a)、(c)、(e)采用傳統(tǒng)方法，而圖5(b)、(d)、(f)為所發(fā)明方法。從圖5的仿真波形看出：(1)所發(fā)明方法環(huán)流中線電流icm的最大值為5a，而傳統(tǒng)方法中線電流icm的最大值為9a，所發(fā)明方法輸出環(huán)流中線電流明顯小于傳統(tǒng)方法；(2)所發(fā)明方法輸出逆變側(cè)電流波形質(zhì)量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)方法，傳統(tǒng)方法逆變側(cè)電流明顯包含lc濾波器高頻諧振電流；(3)發(fā)明方法和傳統(tǒng)方法逆變器網(wǎng)側(cè)電流基本相同。從圖5對(duì)比仿真波形看出：所發(fā)明方法不增加任何硬件基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)有效抑制環(huán)流中線和逆變器逆變側(cè)電流lc濾波器諧振，提高逆變器性能。在光伏發(fā)電系統(tǒng)有很好的應(yīng)用價(jià)值。發(fā)明提供了一種抑制t型三電平三相光伏并網(wǎng)逆變器lc濾波器的諧振電流、抑制中線共模電流的方法，大大減少了逆變器中線共模電流高頻分量，并應(yīng)用于t型三電平三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，提高了t型三電平三相光伏并網(wǎng)逆變器性能、提高光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的性能。上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12