[发明专利]一种适用于光伏发电应用的双有源桥电路调制方法

说明书

本发明公开了一种适用于光伏发电应用的双有源桥电路调制方法，在满足双有源桥电路在高压直接并网变流器正常运行的前提下，提出了改进的调制策略，作用于双有源桥中的原副边H桥占空比，而双有源桥的控制由控制器调节移相角实现，因此本发明可以和控制系统完全兼容。该调制算法能够有效提升高压直接并网变流器的性能，促进高压直接并网变流器的规模化应用，对光伏发电系统的发展有着积极的推动作用。

技术领域

本发明属于电力电子以及光伏发电技术领域，涉及一种适用于光伏发电应用的双有源桥电路调制方法。

背景技术

目前大型的光伏发电系统大都采用低压的并网构架，其基本组成部分为直流汇流箱，逆变器以及升压变压器。光伏电池板的输出通过汇流箱进行电能汇聚，输出提供至逆变器，逆变器将直流电能转化为交流电能，最终通过工频变压器提供至中压电网，该构架的示意图如图1所示。该模式技术成熟，但是在应用中仍然存在一系列的弊端。首先逆变器工作条件受制于直流侧输入电压，当光伏电池板输出电压较低的时候，逆变器无法工作，导致了电能的浪费；其次，该系统依靠工频变压器，而工频变压器体积大，质量重，效率低，同时存在变压器油对环境带来损害；最后，逆变器通过低压交流的电能汇聚线路提供至工频变压器，汇流电压较低电流大，整体损耗较高。

为了改进传统的构架，大量专利提出了解决方案，申请号为201610222409.7的专利提出了“一种基于固态变压器阵列的高压光伏并网发电系统”，该构架如图2所示，图中隔离DC/DC采用的是高效率的双有源桥电路。该构架能够有效的弥补传统构架中以上三种问题，首先，该系统不存在逆变电压限制的问题，由于系统采取了多级构架，在光伏电池板电压较低的时候，能够通过DC/DC的变换环节提升逆变侧的直流电压；其次，利用高频变换替代工频变压器，系统能够有效的降低体积、重量、而且固态的高频变压器不存在污染问题；最后，利用高压交流汇聚线路替代低压交流汇聚线路，系统整体线损更低。

虽然该构架优势明显，但是在一些工况下，仍然存在一定的问题。在光伏发电应用中，光伏电池板的输出电压变化巨大，宽范围的输入电压将对高压光伏并网的核心环节，双有源桥电路带来极大的影响，影响主要来自几个方面，首先电路中电流有效值将增加，这将影响到变换环节的损耗；其次，电流峰值增加，这将增加器件的电应力；最后，开关器件难以实现零电压开通，这会增加器件损耗。另外一方面，在高压光伏并网变流器中，由大量的功率模块组成，这将带来大量的并行通信和计算，实际工程应用中只能采用可支持并行通信和计算的FPGA控制芯片，但是FPGA中对复杂算法的处理难度较大，算法实现的时间要求短。综上所述，需要一种简单易行的调制策略来实现高压光伏并网中双有源桥电路性能提升。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明目的在于提供一种适用于光伏发电应用的双有源桥电路调制策略，算法执行简单，降低损耗，提升高压直接并网变流器的性能，促进高压直接并网变流器的规模化应用。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种适用于光伏发电应用的双有源桥电路调制策略，包括以下步骤：

1)控制器在每个控制周期对双有源桥输入电压Vin、双有源桥输出电压Vo进行采样；

2)然后对采样的电压Vin和Vo进行判断，如果满足abs(Vin-kVo)Verror，表示输入侧电压和输出侧电压的相差不大，双有源桥电路的占空比满足d1＝d2＝0.5，其中Verror为误差电压；该模式为传统双有源桥工作模式，如果不满足以上条件，说明输入侧电压和输出侧电压相差较大，采用新的调制方式；

3)再对Vin和Vo的大小进行判断，如果满足VinkVo，说明输入侧电压相对较小，则d1＝0.5，控制器调节双有源桥副边H桥的占空比，满足d2＝0.5Vin/(kVo)；d1为双有源桥原边H桥的占空比，其定义为H桥输出高电平时间占整个开关周期的比例，d2为双有源桥副边H桥的占空比，其定义为H桥输出高电平时间占整个开关周期的比例；