[发明专利]一种有源纹波抑制型并网变流器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种有源纹波抑制型并网变流器及其控制方法。该变流器主电路拓扑包括直流电源、输入电容、原边开关管、原边二极管、辅助开关管、辅助二极管、解耦电容、隔离变压器、副边开关管、副边二极管、滤波电路及电网；其控制方法为：解耦电容电压采样值经过电压环获得其电压扰动信号，输入电压和电流采样值经过输入电流基准电路获得输入电流基准，电网电压采样值经过PLL获得与其同频同相的单位正弦波，然后通过基准生成模块、调制波生成模块、比较器、逻辑电路获得开关管驱动信号。本发明通过控制增加的有源辅助电路实现了直流输入侧功率纹波的有效抑制，同时实现并网。

技术领域

本发明涉及一种有源纹波抑制型并网变流器及其控制方法，属于隔离、并网变流器，其利用增加的有源辅助电路配合以相应的控制来实现直流输入侧功率纹波的抑制。

背景技术

近年来，能源短缺和环境污染问题受到了人们的广泛关注，光伏、风能等新能源以其清洁、高效、可持续等优点而得到了快速发展，例如新能源发电系统等。对于这种新能源发电系统，并网变流器输出功率中含有两倍于电网电压频率的功率纹波，该功率纹波必然会反馈到直流电源端，对于光伏组件而言，将会影响其最大功率点跟踪，降低系统效率，因此解决新能源发电系统中的功率纹波问题具有十分重要的意义。通过并联大容量的电解电容能够有效的抑制输入侧功率脉动，但所需的电容容值将会很大，严重影响系统的功率密度，并且电解电容的使用寿命较短，可靠性较低。在电路中并联LC谐振电路，并将其谐振频率设计为两倍电网电压频率，也能够有效的抑制输入侧功率纹波，但该方案所采用的谐振电感和谐振电容的取值比较大，降低了系统的功率密度。总而言之，这些通过无源器件来抑制输入侧功率纹波的方法，存在着体积重量大、可靠性较低等问题。为此探索新的变换电路拓扑、参数设计和系统控制策略等，能够有效抑制直流输入侧功率纹波，从而采用寿命长、可靠性高的薄膜电容替代寿命短的电解电容，具有十分重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对上述变流器所存在的技术缺陷提供一种有源纹波抑制型并网变流器及其控制方法，既实现了并网逆变，又抑制了直流输入侧功率纹波。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种有源纹波抑制型并网变流器，包括直流电源、输入电容、原边开关管、原边二极管、隔离变压器、副边开关管、副边二极管、滤波电路、电网及有源辅助电路；其中有源辅助电路包括解耦电容、辅助开关管及辅助二极管，直流电源的正极、输入电容的一端和隔离变压器原边绕组异名端相连接，隔离变压器原边绕组的同名端、原边开关管的集电极和辅助二极管的阳极相连接，辅助二极管的阴极、解耦电容的正极和辅助开关管的集电极相连接，解耦电容的负极、原边开关管的发射极和原边二极管的阳极相连接，原边二极管的阴极、辅助开关管的发射极、输入电容的另一端和直流电源的负极相连接；隔离变压器副边绕组包括两个绕组，副边开关管包括两个开关管，副边二极管包括两个二极管，第一副边绕组的同名端接第一副边二极管的阳极，第一副边二极管的阴极接第一副边开关管的集电极，第一副边开关管的发射极、第二副边开关管的集电极、滤波电容的一端和滤波电感的一端相连接，第二副边开关管的发射极接第二副边二极管的阳极，第二副边二极管的阴极接第二副边绕组的异名端，第二副边绕组的同名端、第一副边绕组的异名端、滤波电容的另一端和电网的一端相连接，电网的另一端接滤波电感的另一端。

一种有源纹波抑制型并网变流器的控制方法，包括以下步骤：

步骤A，检测解耦电容电压信号，输入电压信号，输入电流信号，电网电压信号；

步骤B，将步骤A得到的解耦电容电压信号输入电压环，获得解耦电容电压扰动信号；

步骤C，将步骤A得到的输入电压信号和输入电流信号接入输入电流基准电路，获得输入电流基准信号；

步骤D，将步骤A得到的电网电压信号输入PLL，获得与电网电压同频同相的单位正弦波信号；