文獻標識碼: A
文章編號: 0258-7998(2014)03-0065-03
在光伏發(fā)電技術(shù)日趨成熟的今天,三電平逆變電路已經(jīng)成為逆變設(shè)備的首選結(jié)構(gòu),。與傳統(tǒng)的兩電平逆變電路相比,,主要有能夠承受高電壓、電壓電流上升率低等優(yōu)點[1]。在眾多的控制策略中,,SVPWM(空間矢量脈寬調(diào)制)具有調(diào)制比大,、能夠優(yōu)化輸出電壓波形、易于數(shù)字實現(xiàn),、母線電壓利用率高等特點,,因而SVPWM控制方式受到了人們的普遍關(guān)注[2]。但傳統(tǒng)三電平SVPWM算法是把電壓矢量空間等分成6個大扇區(qū),,每個扇區(qū)又分成4個小三角形扇區(qū),,利用基本矢量在小扇區(qū)中計算出矢量作用時間,根據(jù)矢量切換點的切換條件在24個小三角形之間進行切換,,計算較為復雜,。本文尋找到一種新的簡化的SVPWM,把每個大扇區(qū)分成2個直角三角形[3],,這樣就極大減少了計算量,,并將該算法在已有的10 kW的三電平光伏逆變器上實現(xiàn),得到很好的并網(wǎng)電流波形,。
1 三電平逆變器
二極管中點箝位式三電平逆變器主電路如圖1所示,。通過對三電平逆變器拓撲分析可知,三相三電平輸出電路可以得到33=27種開關(guān)組合,,對應(yīng)27組不同的電壓狀態(tài)組合,。定義電壓空間矢量為:
由三電平逆變器空間電壓矢量分布圖可知,其有6個扇區(qū),,每個扇區(qū)之間相差60°,。根據(jù)歸一化的思想,將每個扇區(qū)都順時針旋轉(zhuǎn)與第一個扇區(qū)重合便可得到相應(yīng)的矢量分配時間和作用順序,。
分析中點電位的波動原理可知[6],,中點電位的偏移是由小矢量和中矢量引起的。在一個扇區(qū)內(nèi),,小矢量的不對稱出現(xiàn)會引起中點電位偏移,;中矢量對中點電位的影響比較復雜,在一般的電機控制中存在功率因素角,,在電網(wǎng)和電機之間存在能量雙向流動,,負載不對稱,致使中矢量引起中點電位偏移,。而在光伏逆變器要求功率因素為1,,不存在與電網(wǎng)之間的能量雙向流動,所以在三電平并網(wǎng)逆變器中采用中矢量不會影響中點電位平衡,。這就省去了對中點平衡的控制,,有利于軟件的編程,。
3 簡化算法的實驗及結(jié)論
為了驗證以上所提出的算法,首先在MATLAB環(huán)境下用S函數(shù)建立了此三電平逆變器的閉環(huán)仿真模型[7],,得到閉環(huán)輸出的電流波形如圖3所示,,從上到下依次為R相、S相,、T相,。可以看出在此算法下能產(chǎn)生平滑的電流波形,,驗證了算法里的可行性,。
在實驗室已有的三電平逆變器上實現(xiàn)該算法。此三電平逆變器主電路采用兩級變流結(jié)構(gòu)[8],,前級是雙BOOST升壓電路,后級為二極管中點箝位式三電平逆變電路,,采用LC濾波,,控制電路以TMS320F2808和CPLD EPM-1270T144C5N為核心的。其中母線支撐電容總大小為620 μF,,逆變電感為0.8 mH,,濾波電容為10 μF。
以Topcon的太陽能光伏模擬器作為輸入源,,輸入最大功率為5 kW,,測得實際的實驗并網(wǎng)電流波形如圖4所示。測得的中點電壓波動如圖5所示,,從上到下依次為母線電壓,、中點電壓和T相電流,母線電壓穩(wěn)定在有效值721.27 V,,中點電壓穩(wěn)定在有效值358.66 V,,中點電位波動很小。測得的逆變電感之前的三相電壓波形細節(jié)圖如圖6所示,,從上到依次為T相電壓,、S相電壓和R相電壓,從圖中分析可知開關(guān)變化為000→-101→-111→-101→000,,由此可以確認本文使用的是五段式,,并且起始矢量都是從000開始。
經(jīng)以上分析可見,,采用簡化的SVPWM后,,光伏逆變器輸出較為理想的并網(wǎng)電流波形且中點電位波動很小,從理論和實際上都驗證了該算法的可行性,。
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