1.三相電流型單位功率因數PWM并網逆變器控制方法,其特征在于,對DC/DC變換器采用針對直流輸出電流Id的閉環控制,使直流母線電流Id以6倍電網頻率脈動,Id的脈動谷點值為峰點值的且與網側電壓保持同步相位關系;對電流型PWM逆變器采用開環控制,且不用考慮PWM信號的疊流時間;每個PWM開關周期內都對1個且僅對1個開關進行開關控制,其余5個開關分別處于常通、控制導通或者常斷狀態;
具體按照以下步驟實施:
步驟1、對三相網側電壓UA、UB和UC進行相位鎖定,通過鎖相得到與網側電壓相同步的t1~t12時間區間同步節拍:t1區間位于UA正半周過零后的開始30°電角度期間,t2~t12依次排列各占30°電角度;
步驟2、經步驟1后,前置DC/DC變換器采用電流閉環控制方式,使直流母線電流Id以6倍電網頻率脈動,且與網側電壓保持同步相位關系,Id的脈動谷點值為峰點值的相鄰兩個谷點間的波形為余弦函數在±π/6之間的形狀;
步驟3、待步驟1和步驟2完成后,構造出三角載波信號Ut,三角載波信號Ut的谷點值為0,峰點值為1,三角載波Ut的頻率fc>>50Hz;
步驟4、經步驟3后,構造M1~M6共六個調制信號;
步驟5、待步驟4完成后,將6個調制信號M1~M6分別與三角載波信號Ut相比較生成對應T1~T6的6個控制信號:當調制信號Mi大于三角載波信號時對應的第i個控制信號為1對應的Ti導通;反之第i個控制信號為0,對應的Ti關斷,i=1~6。
2.根據權利要求1所述的三相電流型單位功率因數PWM并網逆變器控制方法,其特征在于,在所述步驟4中:
六個調制信號M1~M6,分別對應于六個開關管T1~T6;
M1~M6這六個調制信號是開環生成的,僅須與網側電壓保持同步關系;
在t1時間區間內,M3=0,T3保持關斷;M5=1,T5控制導通但其電流由T1的通斷決定;T1開關的調制信號M5近似為一直線,在t1區間的起點為M1=0,在t1時間區間的終點為M1=0.5;即在t1區間的起點處電流Id全部流入T5,隨后T5的電流線性減小,T1的電流線性增大,在t1區間的終點處Id平均分配給T5和T1;M4=0,T4保持關斷;M6=1,T6保持導通;M2=0,T2保持關斷;
在t2時間區間內,M3=0,T3保持關斷;M1=1,T1控制導通但其電流由T5的通斷決定;T5開關的調制信號M1近似為一直線,在t2區間的起點為M5=0.5,在t2時間區間的終點為M1=0;即在t2區間的起點處電流Id平均分配給T1和T5,隨后T1的電流線性增大,T5的電流線性減小,在t2區間的終點處電流Id全部流入T1;M4=0,T4保持關斷;M6=1,T6保持導通;M2=0,T2保持關斷;
在t3時間區間內,M4=0,T4保持關斷;M6=1,T6控制導通但其電流由T2的通斷決定;T2開關的調制信號M2近似為一直線,在t3區間的起點為M2=0,在t3時間區間的終點為M2=0.5;即在t3區間的起點處電流Id全部流入T6,隨后T6的電流線性減小,T2的電流線性增大,在t3區間的終點處Id平均分配給T6和T2;M1=1,T1保持導通;M3=0,T3保持關斷;M5=0,T5保持關斷;M3=M5=0,T3和T5保持關斷;M1=1,T1保持導通;
在t4時間區間內,M4=0,T4保持關斷;M2=1,T2控制導通但其電流由T6的通斷決定;T6開關的調制信號M6近似為一直線,在t4區間的起點為M6=0.5,在t4時間區間的終點為M6=0;即在t4區間的起點處電流Id平均分配給T2和T6,隨后T2的電流線性增大,T6的電流線性減小,在t4區間的終點處電流Id全部流入T2;M1=1,T1保持導通;M3=0,T3保持關斷;M5=0,T5保持關斷;
在t5時間區間內,M5=0,T5保持關斷;M1=1,T1控制導通但其電流由T3的通斷決定;T3開關的調制信號M3近似為一直線,在t5區間的起點為M3=0,在t5時間區間的終點為M3=0.5;即在t5區間的起點處電流Id全部流入T1,隨后T1的電流線性減小,T3的電流線性增大,在t5區間的終點處Id平均分配給T1和T3;M4=0,T4保持關斷;M6=0,T6保持關斷;M2=1,T2保持導通;
在t6時間區間內,M5=0,T5保持關斷;M3=1,T3控制導通但其電流由T1的通斷決定;T1開關的調制信號M1近似為一直線,在t6區間的起點為M1=0.5,在t6時間區間的終點為M1=0;即在t6區間的起點處電流Id平均分配給T3和T1,隨后T3的電流線性增大,T1的電流線性減小,在t6區間的終點處電流Id全部流入T3;M4=0,T4保持關斷;M6=0,T6保持關斷;M2=1,T2保持導通;
在t7時間區間內,M6=0,T6保持關斷;M2=1,T2控制導通但其電流由T4的通斷決定;T4開關的調制信號M4近似為一直線,在t7區間的起點為M4=0,在t7時間區間的終點為M4=0.5;即在t7區間的起點處電流Id全部流入T2,隨后T2的電流線性減小,T4的電流線性增大,在t7區間的終點處Id平均分配給T2和T4;M1=0,T1保持關斷;M3=1,T3保持導通;M5=0,T5保持關斷;
在t8時間區間內,M6=0,T6保持關斷;M4=1,T4控制導通但其電流由T2的通斷決定;T2開關的調制信號M2近似為一直線,在t8區間的起點為M2=0.5,在t8時間區間的終點為M2=0;即在t8區間的起點處電流Id平均分配給T4和T2,隨后T4的電流線性增大,T2的電流線性減小,在t8區間的終點處電流Id全部流入T4;M1=0,T1保持關斷;M3=1,T3保持導通;M5=0,T5保持關斷;
在t9時間區間內,M1=0,T1保持關斷;M3=1,T3控制導通但其電流由T5的通斷決定;T5開關的調制信號M5近似為一直線,在t9區間的起點為M5=0,在t9時間區間的終點為M5=0.5;即在t9區間的起點處電流Id全部流入T3,隨后T3的電流線性減小,T5的電流線性增大,在t9區間的終點處Id平均分配給T3和T5;M4=1,T4保持導通;M6=0,T6保持關斷;M2=0,T2保持關斷;
在t10時間區間內,M1=0,T1保持關斷;M5=1,T5控制導通但其電流由T3的通斷決定;T3開關的調制信號M3近似為一直線,在t10區間的起點為M3=0.5,在t10時間區間的終點為M3=0;即在t10區間的起點處電流Id平均分配給T5和T3,隨后T5的電流線性增大,T3的電流線性減小,在t10區間的終點處電流Id全部流入T5;M4=1,T4保持導通;M6=0,T6保持關斷;M2=0,T2保持關斷;
在t11時間區間內,M2=0,T2保持關斷;M4=1,T4控制導通但其電流由T6的通斷決定;T6開關的調制信號M6近似為一直線,在t11區間的起點為M6=0,在t11時間區間的終點為M4=0.5;即在t11區間的起點處電流Id全部流入T4,隨后T4的電流線性減小,T6的電流線性增大,在t11區間的終點處Id平均分配給T4和T6;M1=0,T1保持關斷;M3=0,T3保持關斷;M5=1,T5保持導通;
在t12時間區間內,M2=0,T2保持關斷;M6=1,T6控制導通但其電流由T4的通斷決定;T4開關的調制信號M4近似為一直線,在t12區間的起點為M4=0.5,在t12時間區間的終點為M4=0;即在t12區間的起點處電流Id平均分配給T6和T4,隨后T6的電流線性增大,T4的電流線性減小,在t12區間的終點處電流Id全部流入T6;M1=0,T1保持關斷;M3=0,T3保持關斷;M5=1,T5保持導通;
M1~M6這6個調制信號的特點是:M1、M3和M5分別對應在UA、UB和UC的負半周為0分別對應T1、T3和T5關斷;M4、M6和M2分別在UA、UB和UC的正半周為0,分別對應T4、T6和T2關斷;M1、M3和M5分別在UA、UB和UC正半周的6個30°區間為>0;M4、M6和M2分別在UA、UB和UC負半周的6個30°區間為>0;M1~M6這6個調制信號各有連續6個時間區間為>0,每個調制信號在其>0的連續6個時間區間內的第2~5等4個30°區間均為1;在其第1個30°區間調制信號由0近似線性地上升到0.5,分別對應該調制信號的導通占空比由0%近似線性地上升到50%;在其第6個30°區間調制信號由0.5近似線性地下降到到0,分別對應該調制信號的導通占空比由50%近似線性地下降到0%。
3.根據權利要求2所述的三相電流型單位功率因數PWM并網逆變器控制方法,其特征在于,所述步驟4中涉及到的近似線性地上升或下降,對應的準確關系式具體如下:
sin(ωt+2π/3)cos(ωt-π/6),t∈[π/6,π/3];
在上式中ω為電網電壓角頻率。
4.根據權利要求1所述的三相電流型單位功率因數PWM并網逆變器控制方法,其特征在于,在所述步驟5中:
T1~T6這6個開關按照如下規律工作:
在t1時間區間,T1PWM控制,T5控制導通,T3常斷,P點電位受T1控制在UA和UC之間調制;在t2時間區間,T5PWM控制,T1控制導通,T3常斷,P點電位受T1控制在UA和UC之間調制;在t1和t2時間區間,T6常通,T2和T4常斷,Q點電位為UB;
在t1時間區間,T1導通時,IA=Id,IC=0,T1關斷時,IA=0,IC=Id;即Id在T5和T1之間切換,受T1控制;在t2時間區間,T5導通時,IC=Id,IA=0,T5關斷時,IC=0,IA=Id;即Id在T5和T1之間切換,受T5控制;在t1和t2時間區間,T6控常通,T2和T4常斷,IB=-Id;
在t3時間區間,T2PWM控制,T6控制導通,T4常斷,Q點電位受T2控制在UB和UC之間調制;在t4時間區間,T6PWM控制,T2控制導通,T4常斷,Q點電位受T6控制在UB和UC之間調制;在t3和t4時間區間,T1常通,T3和T5常斷,P點電位為UA;
在t3時間區間,T2導通時,IC=-Id,IB=0,T2關斷時,IC=0,IB=-Id;即Id在T6和T2之間切換,受T2控制;在t4時間區間,T6導通時,IB=-Id,IC=0,T6關斷時,IB=0,IC=-Id;即Id在T6和T2之間切換,受T6控制;在t3和t4時間區間,T1常通、T3和T5常斷,IA=Id;
在t5時間區間,T3PWM控制,T1控制導通,T5常斷,P點電位受T3控制在UB和UA之間調制;在t6時間區間,T1PWM控制,T3控制導通,T5常斷,P點電位受T1控制在UB和UA之間調制;在t5和t6時間區間,T2常通,T6和T4常斷,Q點電位為UC;
在t5時間區間,T3導通時,IB=Id,IA=0,T3關斷時,IB=0,IA=Id;即Id在T1和T3之間切換,受T3控制;在t6時間區間,T1導通時,IB=0,IA=Id,T1關斷時,IB=Id,IA=0;即Id在T1和T3之間切換,受T1控制;在t5和t6時間區間,T2常通,T6和T4常斷,IC=-Id;
在t7時間區間,T4PWM控制,T2控制導通,T6常斷,Q點電位受T4控制在UC和UA之間調制;在t8時間區間,T2PWM控制,T4控制導通,T6常斷,Q點電位受T2控制在UC和UA之間調制;在t7和t8時間區間,T3常通,T5和T1常斷,P點電位為UB;
在t7時間區間,T4導通時,IA=-Id,IC=0,T4關斷時,IA=0,IC=-Id;即Id在T4和T2之間切換,受T4控制;在t8時間區間,T2導通時,IC=-Id,IA=0,T2關斷時,IC=0,IA=-Id;即Id在T4和T2之間切換,受T2控制;在t7和t8時間區間,T3常通,T5和T1常斷,IB=Id;
在t9時間區間,T5PWM控制,T3控制導通,T1常斷,P點電位受T5控制在UC和UB之間調制;在t10時間區間,T3PWM控制,T5控制導通,T1常斷,P點電位受T3控制在UC和UB之間調制;在t9和t10時間區間,T4常通,T2和T6常斷,Q點電位為UA;
在t9時間區間,T5導通時,IC=Id,IB=0,T5關斷時,IC=0,IB=Id;即Id在T5和T3之間切換,受T5控制;在t10時間區間,T3導通時,IC=0,IB=Id,T3關斷時,IC=Id,IB=0;即Id在T5和T3之間切換,受T3控制;在t9和t10時間區間,T4常通,T2和T6常斷,IA=-Id;
在t11時間區間,T6PWM控制,T4控制導通,T2常斷,Q點電位受T6控制在UA和UB之間調制;在t12時間區間,T4PWM控制,T6控制導通,T2控制常斷,Q點電位受T4控制在UA和UB之間調制;在t11和t12時間區間,T5常通,T3和T1常斷,P點電位為UC;
在t11時間區間,T6導通時,IB=-Id,IA=0,T6關斷時,IB=0,IA=-Id;即Id在T4和T6之間切換,受T6控制;在t12時間區間,T4導通時,IA=-Id,IB=0,T4關斷時,IA=0,IB=-Id;即Id在T4和T6之間切換,受T4控制;在t11和t12時間區間,T5常通,T3和T1常斷,IC=Id。
5.根據權利要求4所述的三相電流型單位功率因數PWM并網逆變器控制方法,其特征在于,在所述步驟5中:
所述12個時間區間中的任意一個30°時間區間內,UA,UB和UC都不改變符號,其中有兩個同號,一個異號;
若異號電壓為正,則UA,UB和UC分別對應T1,T3或T5常通;若異號電壓為負,則UA,UB和UC分別對應T4,T6或T2常通;
在兩個同號電壓中,無論正負總是幅值小者對應的開關處于PWM控制狀態,幅值大者對應的開關處于控制導通狀態;幅值小者導通時幅值大者對應的處于控制導通狀態的開關自然進入反向阻斷狀態,幅值小者關斷時幅值大者對應的處于控制導通狀態的開關自然進入正向導通狀態,因此不需要考慮疊流時間。