一种非隔离型单相H6桥逆变电路的无功控制方法与流程

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种非隔离型单相h6桥逆变电路的无功控制方法。

背景技术

石化和煤等常规资源日益枯竭，环境不断恶化，能源供需矛盾越来越突出。全球都在大力开发和利用无污染、清洁绿色的可再生能源。而太阳能光伏发电是充分利用可再生能源最简便的方式之一。光伏并网发电系统的主要功能是完成光伏阵列的并网发电控制，即将光伏阵列的直流电能转换为与电网同频同相的交流电能馈送给电网，而在光伏并网发电系统中能量转换关键性装置就是并网逆变器。随着技术的发展和进步，智能和分布式发电的发展和建设，要求并网逆变器不仅能输出与电网同频同相的交流电能，而且能对电网中的无功和谐波进行补偿或抑制，进而提高电网供电质量和能力，并减少线路损耗。该系统的使用可以节省电能质量优化器设备的投资，拓宽了光伏并网发电的应用范围，具有广阔的发展前景。

在分布式光伏并网发电系统中，10kw以下小功率非隔离型单相光伏并网逆变器应用广泛。在单相并网逆变中，无功输出控制往往采用双极性调制的全桥电路来实现。但双极性调制的全桥电路存在开关损耗大、滤波电感大，效率低的缺点。而单纯的单极性调制的全桥电路是不能实现逆变器无功输出控制的。

技术实现要素：

本发明的目的是针对单极性调制的全桥电路是不能实现逆变器无功输出控制的不足，提出了一种非隔离型单相h6桥逆变电路的无功控制方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种非隔离型单相h6桥逆变电路的无功控制方法，单相h6桥逆变电路通过控制芯片dsp控制实现非隔离型单相并网逆变超前无功控制和非隔离型单相并网逆变滞后无功控制，所述单相h6桥逆变电路包括功率开关管s1、功率开关管s2、功率开关管s3、功率开关管s4、功率开关管s5、功率开关管s6、续流二极管d1、续流二极管d2、滤波电感l1、滤波电感l2和滤波电容c0；

功率开关管s1的栅极和功率开关管s6的栅极相连后再与控制芯片dsp的epwm1a输出端口连接，功率开关管s2的栅极与控制芯片dsp的epwm1b输出端口连接，功率开关管s3的栅极和功率开关管s4的栅极相连后再与控制芯片dsp的epwm2a输出端口连接，功率开关管s5的栅极与控制芯片dsp的epwm2b输出端口连接，功率开关管s1的集电极与功率开关管s3的集电极连接，续流二极管d1的阴极分三路分别与功率开关管s1的发射极、功率开关管s2的集电极以及滤波电感l1的一端连接，滤波电感l1的另一端与滤波电容c0的一端连接，续流二极管d1的阳极分两路分别与功率开关管s5的发射极以及功率开关管s6的集电极连接，功率二极管d2的阴极分三路分别与功率开关管s4的发射极、功率开关管s5的集电极以及滤波电感l2的一端连接，滤波电感l2的另一端与滤波电容c0的另一端连接，续流二极管d2的阳极分两路分别与功率开关管s2的发射极以及功率开关管s3的集电极连接，功率开关管s3的发射极与功率开关管s6的发射极连接；

实现非隔离型单相并网逆变超前无功控制时，在控制芯片dsp的控制下电路依次完成如下步骤并不断循环：

步骤1，在t0-t2时刻，功率开关管s1、功率开关管s6和功率开关管s2以频率为20khz的高频脉冲宽度调制pwm互补导通，且功率开关管s1和功率开关管s6动作相同，功率开关管s5一直导通，功率开关管s3和功率开关管s4关断；

步骤2，在t2-t4时刻，功率开关管s3、功率开关管s4和功率开关管s5以相同的频率为20khz的高频脉冲宽度调制pwm互补导通，且功率开关管s3和功率开关管s4动作相同，功率开关管s2一直导通，功率开关管s1和功率开关管s6关断；

实现非隔离型单相并网逆变滞后无功控制时，在控制芯片dsp控制下电路依次完成如下步骤并不断循环：

步骤a，在t00-t02时刻，功率开关管s1、功率开关管s6和功率开关管s2以频率为20khz的高频脉冲宽度调制pwm互补导通，且功率开关管s1和功率开关管s6动作相同，功率开关管s5一直导通，功率开关管s3和功率开关管s4关断；

步骤b，在t02-t04时刻，功率开关管s3、功率开关管s4和功率开关管s5以相同的频率为20khz的高频脉冲宽度调制pwm互补导通，且功率开关管s3和功率开关管s4动作相同，功率开关管s2一直导通，功率开关管s1和功率开关管s6关断。

优选地，所述步骤1和步骤2中的t0、t1、t2、t3和t4按照时间先后顺序排列，t0指超前无功控制时电网电压由负转正的时刻，t1指超前无功控制时并网逆变器电路输出电流由正转负的时刻，t2指超前无功控制时电网电压由正转负的时刻，t3指超前无功控制时并网逆变器电路输出电流由负转正的时刻，t4指超前无功控制时电网电压由负转正的时刻。

优选地，所述步骤a和步骤b中t00、t01、t02、t03、t04按照时间先后顺序排列，t00指电网电压由负转正的时刻，t01指滞后无功控制时并网逆变器电路输出电流由负转正的时刻，t02指滞后无功控制时电网电压由正转负的时刻，t03指滞后无功控制时并网逆变器电路输出电流由正转负的时刻，t04指滞后无功控制时电网电压由负转正的时刻。

本发明具有如下有益效果：

本发明通过采用改进的h6单相并网逆变全桥单极性调制实现光伏并网逆变的超前和滞后无功控制，使开关损耗得到减小，输出电流波形thd变小，控制算法更简单，易于实现。

附图说明

图1为单相h6桥逆变电路示意图；

图2为本发明的h6桥相位超前无功驱动信号波形图；

图3为本发明的h6桥相位滞后无功驱动信号波形图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

如图1所示，一种非隔离型单相h6桥逆变电路的无功控制方法，单相h6桥逆变电路通过控制芯片dsp控制实现非隔离型单相并网逆变超前无功控制和非隔离型单相并网逆变滞后无功控制，所述单相h6桥逆变电路包括功率开关管s1、功率开关管s2、功率开关管s3、功率开关管s4、功率开关管s5、功率开关管s6、续流二极管d1、续流二极管d2、滤波电感l1、滤波电感l2和滤波电容c0；

功率开关管s1的栅极和功率开关管s6的栅极相连后再与控制芯片dsp的epwm1a输出端口连接，功率开关管s2的栅极与控制芯片dsp的epwm1b输出端口连接，功率开关管s3的栅极和功率开关管s4的栅极相连后再与控制芯片dsp的epwm2a输出端口连接，功率开关管s5的栅极与控制芯片dsp的epwm2b输出端口连接，功率开关管s1的集电极与功率开关管s3的集电极连接，续流二极管d1的阴极分三路分别与功率开关管s1的发射极、功率开关管s2的集电极以及滤波电感l1的一端连接，滤波电感l1的另一端与滤波电容c0的一端连接，续流二极管d1的阳极分两路分别与功率开关管s5的发射极以及功率开关管s6的集电极连接，功率二极管d2的阴极分三路分别与功率开关管s4的发射极、功率开关管s5的集电极以及滤波电感l2的一端连接，滤波电感l2的另一端与滤波电容c0的另一端连接，续流二极管d2的阳极分两路分别与功率开关管s2的发射极以及功率开关管s3的集电极连接，功率开关管s3的发射极与功率开关管s6的发射极连接；

如图2所示，实现非隔离型单相并网逆变超前无功控制时，在控制芯片dsp的控制下电路依次完成如下步骤并不断循环：

步骤1，在t0-t2时刻，功率开关管s1、功率开关管s6和功率开关管s2以频率为20khz的高频脉冲宽度调制pwm互补导通，且功率开关管s1和功率开关管s6动作相同，功率开关管s5一直导通，功率开关管s3和功率开关管s4关断；

步骤2，在t2-t4时刻，功率开关管s3、功率开关管s4和功率开关管s5以相同的频率为20khz的高频脉冲宽度调制pwm互补导通，且功率开关管s3和功率开关管s4动作相同，功率开关管s2一直导通，功率开关管s1和功率开关管s6关断；

步骤1和步骤2中的t0、t1、t2、t3和t4按照时间先后顺序排列，t0指超前无功控制时电网电压由负转正的时刻，t1指超前无功控制时并网逆变器电路输出电流由正转负的时刻，t2指超前无功控制时电网电压由正转负的时刻，t3指超前无功控制时并网逆变器电路输出电流由负转正的时刻，t4指超前无功控制时电网电压由负转正的时刻。

如图3所示，实现非隔离型单相并网逆变滞后无功控制时，在控制芯片dsp控制下电路依次完成如下步骤并不断循环：

步骤a，在t00-t02时刻，功率开关管s1、功率开关管s6和功率开关管s2以频率为20khz的高频脉冲宽度调制pwm互补导通，且功率开关管s1和功率开关管s6动作相同，功率开关管s5一直导通，功率开关管s3和功率开关管s4关断；

步骤b，在t02-t04时刻，功率开关管s3、功率开关管s4和功率开关管s5以相同的频率为20khz的高频脉冲宽度调制pwm互补导通，且功率开关管s3和功率开关管s4动作相同，功率开关管s2一直导通，功率开关管s1和功率开关管s6关断。

步骤a和步骤b中t00、t01、t02、t03、t04按照时间先后顺序排列，t00指电网电压由负转正的时刻，t01指滞后无功控制时并网逆变器电路输出电流由负转正的时刻，t02指滞后无功控制时电网电压由正转负的时刻，t03指滞后无功控制时并网逆变器电路输出电流由正转负的时刻，t04指滞后无功控制时电网电压由负转正的时刻。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。