一种逆变器直流母线电压设定方法及相关组件与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种逆变器直流母线电压设定方法及相关组件。


背景技术：

2.目前，一种光伏逆变器由移相全桥变换器加全桥逆变电路构成，移相全桥变换器与全桥逆变电路中间由直流母线连接，请参照图1，图1为现有技术中的一种光伏逆变器的结构示意图，其中左边为移相全桥变换器，由光伏组件提供输入直流电压vin，右边为全桥逆变电路，由四个开关管组成，通过开关管的高频开关产生高频电流，经过滤波电路滤波后形成输出交流电压vout至电网。其中，移相全桥电路和全桥逆变电路均可以实现软开关，降低开关的损耗，提升总体转换效率。
3.现有技术中，通常将直流母线上的电压通过控制全桥逆变电路中的开关管的导通或者关断钳位为一个固定值vlink，但是，光伏逆变器在实际使用过程中，由于光伏组件的工作条件变化较大，因此输入电压vin的变化范围很大，且电网一般连接多个光伏逆变器，这就导致光伏逆变器的输出电压vout也会受到电网的影响，波动较大。由于输入电压vin和输出电压vout都会有较大的变化，所以固定的母线电压值vlink有时候会造成移相全桥电路和全桥逆变电路不能很好的工作在软开关状态，导致逆变器的总体转换效率降低，还可能会影响逆变器的电磁兼容性等其他性能。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种逆变器直流母线电压设定方法及相关组件，能够使得逆变器的总体转换效率提高，提升了逆变器的性能。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种逆变器直流母线电压设定方法，应用于逆变器中的处理器，所述逆变器还包括依次相连的移相全桥变换器、直流母线及全桥逆变电路；所述移相全桥变换器的输入端作为所述逆变器的输入端，所述全桥逆变电路的输出端作为所述逆变器的输出端；
6.所述逆变器母线电压设定方法包括：
7.确定多个直流母线电压值；
8.确定各个所述直流母线电压值下所述逆变器的总体转换效率；
9.选取所述逆变器的总体转换效率最高的直流母线电压值作为最优直流母线电压值；
10.控制所述全桥逆变电路中的各开关管的导通或者关断以将所述直流母线的电压钳位为所述最优直流母线电压值。
11.优选的，确定多个直流母线电压值，包括：
12.确定预存的所述逆变器的直流母线电压范围；
13.在所述直流母线电压范围内选取多个直流母线电压值。
14.优选的，在所述直流母线电压范围内选取多个直流母线电压值，包括：
15.在所述直流母线电压范围内每隔预设值选取直流母线电压值，得到多个直流母线电压值。
16.优选的，确定各个所述直流母线电压值下所述逆变器的总体转换效率，包括：
17.确定各个所述直流母线电压值下所述移相全桥变换器的第一转换效率；
18.确定各个所述直流母线电压值下所述全桥逆变电路的第二转换效率；
19.将各个所述直流母线电压值下所述移相全桥变换器的第一转换效率与各个所述直流母线电压值下所述全桥逆变电路的第二转换效率对应相乘，得到各个所述直流母线电压值下逆变器的总体转换效率。
20.优选的，控制所述全桥逆变电路中的各开关管的导通或者关断以将所述直流母线的电压钳位为所述最优直流母线电压值，包括：
21.确定所述直流母线的当前电压；
22.根据所述直流母线的当前电压及所述最优直流母线电压值生成所述全桥逆变电路中的各开关管的驱动信号，以通过控制所述全桥逆变电路中的各开关管的导通或者关断以将所述直流母线的电压钳位为所述最优直流母线电压值。
23.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种逆变器直流母线电压设定系统，应用于逆变器中的处理器，所述逆变器还包括依次相连的移相全桥变换器、直流母线及全桥逆变电路；所述移相全桥变换器的输入端作为所述逆变器的输入端，所述全桥逆变电路的输出端作为所述逆变器的输出端，所述处理模块与所述全桥逆变电路中的各开关管连接；
24.所述逆变器直流母线电压设定系统包括：
25.直流母线电压值确定单元，用于确定多个直流母线电压值；
26.总体效率确定单元，用于确定各个所述直流母线电压值下所述逆变器的总体转换效率；
27.最优直流母线电压值选取单元，用于选取所述逆变器的总体转换效率最高的直流母线电压值作为最优直流母线电压值；
28.最优直流母线电压值设定单元，用于控制所述全桥逆变电路中的各开关管的导通或者关断以将所述直流母线的电压钳位为所述最优直流母线电压值。
29.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种逆变器直流母线电压设定装置，包括：
30.存储器，用于存储计算机程序和校准系数；
31.处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述所述逆变器直流母线电压设定方法的步骤。
32.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述逆变器直流母线电压设定方法的步骤。
33.为解决上述技术问题，本发明还提供了，一种逆变器，包括依次相连的移相全桥变换器、直流母线及全桥逆变电路；所述移相全桥变换器的输入端作为所述逆变器的输入端，所述全桥逆变电路的输出端作为所述逆变器的输出端，还包括如上述所述的逆变器直流母线电压设定装置。
34.包括如上述所述的逆变器直流母线电压设定装置。
35.本发明提供了一种逆变器直流母线电压设定方法及相关组件，首先确定多个逆变器的直流母线电压值，再确定各个直流母线电压值下逆变器的总体转换效率，将总体转换效率最高的直流母线电压值作为最优直流母线电压值，最后通过控制全桥逆变电路中的各开关管的导通或者关断将直流母线电压钳位为最优直流母线电压值，使得逆变器的总体转换效率提高，提升了逆变器的性能。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1为现有技术中的一种光伏逆变器的结构示意图；
38.图2为本发明提供的一种逆变器直流母线电压设定方法的流程图；
39.图3为本发明提供的一种逆变器直流母线电压设定系统的结构示意图；
40.图4为本发明提供的一种逆变器直流母线电压设定装置的结构示意图。
具体实施方式
41.本发明的核心是提供一种逆变器直流母线电压设定方法及相关组件，能够使得逆变器的总体转换效率提高，提升了逆变器的性能。
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.请参照图2，图2为本发明提供的一种逆变器直流母线电压设定方法的流程图，应用于逆变器中的处理器，逆变器还包括依次相连的移相全桥变换器、直流母线及全桥逆变电路；移相全桥变换器的输入端作为逆变器的输入端，全桥逆变电路的输出端作为逆变器的输出端；该逆变器直流母线电压设定方法包括：
44.s11：确定多个直流母线电压值；
45.s12：确定各个直流母线电压值下逆变器的总体转换效率；
46.s13：选取逆变器的总体转换效率最高的直流母线电压值作为最优直流母线电压值；
47.s14：控制全桥逆变电路中的各开关管的导通或者关断以将直流母线的电压钳位为最优直流母线电压值。
48.目前，现有技术中的光伏逆变器通常由移相全桥变换器加全桥逆变电路构成，移相全桥变换器与全桥逆变电路中间由直流母线连接，移相全桥变换器由光伏组件提供输入直流电压vin，全桥逆变电路通过对四个开关管的高频开关产生高频电流，经过滤波电路以后形成输出交流电压vout。其中，移相全桥电路和全桥逆变电路均可以采用一些电路控制方法来实现软开关，减小开关管开通时的电流或关断时的电压，以此来降低开关的损耗，提高逆变器的总体转换效率。现有技术中通常将直流母线上的电压通过控制全桥逆变电路中
的开关管的导通或者关断钳位为一个固定值vlink，而光伏逆变器在实际使用过程中，由于光伏组件的工作条件变化较大，因此输入电压vin的变化范围很大，且电网一般连接多个光伏逆变器，这就导致光伏逆变器的输出电压vout也会受到电网的影响，波动较大。由于输入电压vin和输出电压vout都会有较大的变化，所以固定的母线电压值vlink有时候会造成移相全桥电路和全桥逆变电路不能很好的工作在软开关状态，导致逆变器的总体转换效率降低，还可能会影响逆变器的电磁兼容性等其他性能。
49.为了解决上述问题，本实施例中，首先确定多个直流母线电压值，再计算出逆变器当前工作状态下，各个直流母线电压值下逆变器的总体转换效率，具体的，可以根据逆变器的当前输入电压、输入电流、输出电压、输出电流及逆变器本身的参数计算得到各个直流母线电压值下逆变器的总体转换效率，根据计算出来的多个总体转换效率，选取最高的总体转换效率对应的直流母线电压值作为最优直流母线电压值，最后再控制全桥逆变电路中的开关管的导通患者关断将直流母线上的电压钳位为最优直流母线电压值，由此可见，通过这种方式，可以根据逆变器不同的工作状态调整出总体转换效率最高的直流母线电压值，提升逆变器的总体转换效率。
50.需要注意的是，本实施例是以光伏逆变器中移相全桥加全桥逆变电路拓扑结构作为举例，实际使用情况中也可以是其他类似的拓扑结构，本发明在此不做特别的限定。
51.还需要注意的是，本实施例中是以逆变器的总体转换效率作为判断最优母线电压值的标准，实际使用情况中也可以通过其他参数来确定最优母线电压值，本发明在此不做特别的限定。
52.综上，本发明提供了一种逆变器直流母线电压设定方法，首先确定多个逆变器的直流母线电压值，再确定各个直流母线电压值下逆变器的总体转换效率，将总体转换效率最高的直流母线电压值作为最优直流母线电压值，最后通过控制全桥逆变电路中的各开关管的导通或者关断将直流母线电压钳位为最优直流母线电压值，使得逆变器的总体转换效率提高，提升了逆变器的性能。
53.在上述实施例的基础上：
54.作为一种优选的实施例，确定多个直流母线电压值，包括：
55.确定预存的逆变器的直流母线电压范围；
56.在直流母线电压范围内选取多个直流母线电压值。
57.本实施例中，考虑到实际使用情况中，不同的逆变器的直流母线电压值范围可能存在不同，因此本方案中，先确定预存的逆变器的直流母线电压范围，在该直流母线电压范围中选取多个直流母线电压值，以此保证选取的多个母线电压值都处于逆变器的正常工作范围内，增加了方案的可行性，提升了逆变器工作的可靠性。
58.作为一种优选的实施例，在直流母线电压范围内选取多个直流母线电压值，包括：
59.在直流母线电压范围内每隔预设值选取直流母线电压值，得到多个直流母线电压值。
60.本实施例中，可以通过对直流母线范围进行分段，以获得多个直流母线电压值，即在直流母线范围内每隔预设值选取直流母线电压值，实现方式简易便捷，易于实现。
61.作为一种优选的实施例，确定各个直流母线电压值下逆变器的总体转换效率，包括：
62.确定各个直流母线电压值下移相全桥变换器的第一转换效率；
63.确定各个直流母线电压值下全桥逆变电路的第二转换效率；
64.将各个直流母线电压值下移相全桥变换器的第一转换效率与各个直流母线电压值下全桥逆变电路的第二转换效率对应相乘，得到各个直流母线电压值下逆变器的总体转换效率。
65.本实施例中，考虑到逆变器的总体转换效率由移相全桥变换器的第一转换效率和全桥逆变电路的第二转换效率两部分组成，因此本方案中，是先确定各个直流母线电压值下移相全桥变换器的第一转换效率和各个直流母线电压值下全桥逆变电路的第二转换效率，将各个第一转换效率与各个第二转换效率对应相乘后就可以得到各个直流母线电压值下逆变器的总体转换效率。
66.具体的，移相全桥变换器的第一转换效率是由不同直流母线电压值下移相全桥变换器的工作频率决定的，当移相全桥变换器的工作频率越接近谐振频率时，第一转换效率越高，而谐振频率是由移相全桥变换器中的变压器参数及谐振电感、谐振电容计算得到的，这里的变压器参数包括变压器励磁电感、变压器漏感及变压器匝比，移相全桥变换器的当前工作频率由当前逆变器的输入电压、输入电流及直流母线电压值计算得到，因此根据逆变器的输入电压、输入电流、移相全桥变换器的变压器励磁电感、变压器漏感、变压器匝比、谐振频率及各个母线电压值可以计算得到各个直流母线电压值下移相全桥变换器的第一转换效率。
67.此外，全桥逆变电路的第二转换效率与全桥逆变电路的工作频率及工作电流有关，根据逆变器的输出电压、输出电流、全桥逆变电路中的电感值及各个直流母线电压值计算出各个直流母线电压值下全桥逆变电路的开关损耗及电感损耗，以器件的损耗为标准来确定各个直流母线电压值下全桥逆变电路的第二转换效率。
68.综上，本实施例将逆变器的总体转换效率分成移相全桥变换器的第一转换效率和全桥逆变电路的第二转换效率两部分来计算，最后使得逆变器的总体转换效率提高，增加了逆变器的性能。
69.作为一种优选的实施例，控制全桥逆变电路中的各开关管的导通或者关断以将直流母线的电压钳位为最优直流母线电压值，包括：
70.确定直流母线的当前电压；
71.根据直流母线的当前电压及最优直流母线电压值生成全桥逆变电路中的各开关管的驱动信号，以通过控制全桥逆变电路中的各开关管的导通或者关断以将直流母线的电压钳位为最优直流母线电压值。
72.本实施例中，考虑到逆变器实际使用过程中，是通过生成开关的驱动信号来控制开关管的导通与关断，实现逆变的功能，因此本方案中，先确定直流母线的当前电压，再根据直流母线的当前电压与最优直流母线电压值生成全桥逆变电路中的各开关管的驱动信号，以此来控制全桥逆变电路中的各开关管的导通或者关断，最后将直流母线的电压钳位为最优直流母线电压值，提高了方案的可行性。
73.本发明还提供了一种逆变器直流母线电压设定系统，请参照图3，图3为本发明提供的一种逆变器直流母线电压设定系统的结构示意图，应用于逆变器中的处理器，逆变器还包括依次相连的移相全桥变换器、直流母线及全桥逆变电路；移相全桥变换器的输入端
作为逆变器的输入端，全桥逆变电路的输出端作为逆变器的输出端，处理模块与全桥逆变电路中的各开关管连接；
74.逆变器直流母线电压设定系统包括：
75.直流母线电压值确定单元31，用于确定多个直流母线电压值；
76.总体效率确定单元32，用于确定各个直流母线电压值下逆变器的总体转换效率；
77.最优直流母线电压值选取单元33，用于选取逆变器的总体转换效率最高的直流母线电压值作为最优直流母线电压值；
78.最优直流母线电压值设定单元34，用于控制全桥逆变电路中的各开关管的导通或者关断以将直流母线的电压钳位为最优直流母线电压值。
79.对于本发明提供的一种逆变器直流母线电压设定系统的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
80.本发明还提供了一种逆变器直流母线电压设定装置，请参照图4，图4为本发明提供的一种逆变器直流母线电压设定装置的结构示意图，包括：
81.存储器41，用于存储计算机程序；
82.处理器42，用于执行计算机程序以实现上述逆变器直流母线电压设定方法的步骤。
83.对于本发明提供的一种逆变器直流母线电压设定装置的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
84.本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述逆变器直流母线电压设定方法的步骤。
85.对于本发明提供的一种计算机可读存储介质的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
86.本发明还提供了一种逆变器，包括依次相连的移相全桥变换器、直流母线及全桥逆变电路；移相全桥变换器的输入端作为所述逆变器的输入端，全桥逆变电路的输出端作为逆变器的输出端，还包括如上述的逆变器直流母线电压设定装置。
87.对于本发明提供的一种逆变器的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。
88.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
89.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。