發(fā)明專利｜適用于孤島和并網(wǎng)模式的微電網(wǎng)功率變換系統(tǒng)

2017-10-20 13:17:19 北極星智能電網(wǎng)在線整理　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

編者按：本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于孤島和并網(wǎng)模式的微電網(wǎng)功率變換系統(tǒng)，包括直流電源電路、電容串聯(lián)電路、變壓器、第一開(kāi)關(guān)管橋臂、第二開(kāi)關(guān)管橋臂、控制電路和三相逆變器電路;電容串聯(lián)電路的C1和C2中間連接點(diǎn)分別

(4)所述④ 狀態(tài)為③ 狀態(tài)的續(xù)流階段，該狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)管T1、T2、T3、T4關(guān)斷;電流從N2線圈的非同名端流出，經(jīng)過(guò)與開(kāi)關(guān)管T3反并聯(lián)的二極管D3、上電容C1后流回N2線圈的同名端，該電流不斷減小，直到為0。

進(jìn)一步地，當(dāng)上電容C1上的電容電壓大于下電容C2上的電容電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)管T1和T3輪流導(dǎo)通，變壓器N1線圈和N2線圈交替作為變壓器原邊，把上電容C1的能量傳遞到下電容C2上，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電容電壓的均衡;此模式下開(kāi)關(guān)管T2和T4一直保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài);

此時(shí)微電網(wǎng)功率變換系統(tǒng)的工作狀態(tài)依次為：(1)T1導(dǎo)通，T2、T3、T4關(guān)斷;(2)T1、T2、T3、T4關(guān)斷;(3)T3導(dǎo)通，T1、T2、T4關(guān)斷;(4)T1、T2、T3、T4關(guān)斷;將這四種工作狀態(tài)分別命名為⑤狀態(tài)，⑥ 狀態(tài)，⑦ 狀態(tài)和⑧ 狀態(tài);

(1)⑤ 狀態(tài)時(shí)，開(kāi)關(guān)管T1導(dǎo)通，T2、T3、T4關(guān)斷;電流從上電容C1的正端流出，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管T1、N1線圈后流回上電容C1的負(fù)端;根據(jù)基爾霍夫方程得到：

公式中

為N1線圈兩端的電壓，

為開(kāi)關(guān)管T1的導(dǎo)通壓降;

與此同時(shí)，在變壓器的N2線圈產(chǎn)生電流回路，電流從N2線圈的同名端流出，經(jīng)過(guò)下電容C2、與開(kāi)關(guān)管T4反并聯(lián)的二極管D4后回到N2線圈的非同名端;此時(shí)：

為N2線圈兩端的電壓，

為二極管D4的導(dǎo)通壓降;

變壓器變比設(shè)為1，得到：

結(jié)合公式(9)、(10)、(11)，得到：

上電容C1的電壓值與下電容C2的電壓值之差為開(kāi)關(guān)管T1的導(dǎo)通壓降與二極管D4的導(dǎo)通壓降之和;上電容C1在該工作狀態(tài)中不斷放出能量，能量被N1線圈吸收后傳遞給N2線圈，然后由N2線圈通過(guò)二極管D4不斷向下電容C2充電;在這個(gè)過(guò)程中，上電容C1放電，下電容C2充電，不斷減小，不斷增加，二者電壓差減少;

(2)⑤ 狀態(tài)后是⑥ 狀態(tài)，該狀態(tài)下電流所有開(kāi)關(guān)管全部關(guān)斷，該階段為⑤ 狀態(tài)的續(xù)流階段，電流從N1線圈的非同名端流出，經(jīng)過(guò)下電容C2、二極管D2后流回繞組N1線圈的同名端，該電流大小不斷減小，最終為0;

(3)⑦ 狀態(tài)在⑥ 狀態(tài)的續(xù)流完成后開(kāi)始，該狀態(tài)下開(kāi)關(guān)管T3導(dǎo)通，T1，T2，T4關(guān)斷;電流從上電容C1正端流出，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)管T3、N2線圈后流回上電容C1的負(fù)端，此時(shí)：

變壓器副邊N1線圈產(chǎn)生電流回路，電流從N1線圈的非同名端流出，經(jīng)過(guò)下電容C2、

與開(kāi)關(guān)管T2反并聯(lián)的二極管D2后流回N1線圈的同名端，此時(shí)：

將變壓器變比設(shè)為1，則

根據(jù)公式(13)、(14)、(15)得到：

上電容C1在該工作狀態(tài)中不斷放出能量，能量被N2線圈吸收后傳遞給N1線圈，然后由N1線圈通過(guò)二極管D2不斷向下電容C2充電;在此過(guò)程中，上電容C1放電，下電容C2充電，不斷減小，不斷增加，二者電壓差減少;

(4)⑦ 狀態(tài)后緊接著是⑧ 狀態(tài)，該狀態(tài)下T1、T2、T3、T4關(guān)斷;該狀態(tài)為⑦ 狀態(tài)的續(xù)流階段，電流從N2圈的同名端流出，經(jīng)過(guò)下電容C2、二極管D4后流回到N2線圈的非同名端，該回路的電流不斷減小，直到為0。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成模塊包括減法運(yùn)算單元，絕對(duì)值運(yùn)算單元、限幅單元、三角波載波信號(hào)發(fā)生單元、多個(gè)比較器、數(shù)字邏輯運(yùn)算單元、0V電壓給定單元;

電壓傳感器檢測(cè)到的電容C2兩端的電壓和直流電源電路的中性點(diǎn)電壓分別輸入減法運(yùn)算單元;減法運(yùn)算單元的一路輸出信號(hào)依次通過(guò)絕對(duì)值運(yùn)算單元和限幅單元后作為比較器A的一路輸入信號(hào)，比較器A的另一路輸入信號(hào)為三角載波信號(hào)發(fā)聲單元產(chǎn)生的三角載波信號(hào);

減法運(yùn)算器的另一路輸出信號(hào)和0V電壓給定單元給定的0V電壓分別輸入比較器B;

比較器A和比較器B的輸出信號(hào)分別輸入數(shù)字邏輯運(yùn)算單元，數(shù)字邏輯運(yùn)算單元生成的控制信號(hào)G1、G2、G3和G4分別與開(kāi)關(guān)管T1、T2、T3、T4的柵極相連接。

進(jìn)一步地，所述數(shù)字邏輯運(yùn)算單元生成控制信號(hào)的邏輯信號(hào)表達(dá)式：

式中，A表示符號(hào)位，即為比較器B的輸出信號(hào);B表示二分頻信號(hào);C表示原始的PWM信號(hào)，即比較器A的輸出信號(hào)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的微電網(wǎng)功率變換系統(tǒng)能夠?qū)⑸舷码娙莸碾妷翰钕拗圃谝粋€(gè)開(kāi)關(guān)管和一個(gè)二極管的導(dǎo)通壓降之和以內(nèi);該電路拓?fù)淠軌蛴行Ы档蜕舷码娙莸碾妷翰睿沟幂敵鲭妷旱玫矫黠@的改善，輸出電壓基波幅值基本與給定電壓幅值接近，減少輸出電壓的諧波分量，不再發(fā)生B相電壓波形畸變的情況;中性線電壓波動(dòng)更小，使得輸出電壓更加對(duì)稱。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的微電網(wǎng)功率變換系統(tǒng)的電路拓?fù)鋱D;