(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011199593.0(22)申请日 2020.11.02
(71)申请人 浙江艾罗网络能源技术有限公司
地址 311500 浙江省杭州市桐庐县桐庐经
济开发区石珠路288号(72)发明人 刘超厚 李新富 郭华为 施鑫淼
随晓宇 程亮亮 魏琪康 陈位旭 (74)专利代理机构 杭州新源专利事务所(普通
合伙) 33234
代理人 章琪超(51)Int.Cl.
H02J 3/38(2006.01)
(54)发明名称
用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法(57)摘要 本发明公开了用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法，包括以下步骤：设立三桥臂逆变器拓扑，建立电感电流微分方程；设立差模控制量和共模控制量，带入电感电流微分方程；推导出逆变器电感电流的差模和共模的开环数字模型；采集逆变器并网端口电流，得到差模电流参考值、共模电流参考值、差模电流反馈值和共模电流反馈值，进行闭环控制，得到逆变器三个桥臂每个开关管的占空比， 最终实现对裂相电网的每一相并网功率防逆流控制。本发明具有通过对裂相电网光伏逆变器每一相防逆流控制，实现光伏能量的最优使用，使用不受限，保护
用户经济利益的特点。
权利要求书3页 说明书6页 附图2页
CN 112290593 A 2021.01.29
C N 112290593
A
1.用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、设立三桥臂逆变器拓扑，并对逆变器的三个桥臂分别建立电感电流微分方程；
b、将三个桥臂分成差模控制和共模控制，设立差模控制量和共模控制量；
c、将差模控制量和共模控制量带入电感电流微分方程中，推导出基于差模电流和共模电流的微分方程；
d、通过基于差模电流和共模电流的微分方程，推导出基于差模量控制和共模量控制的逆变器电感电流的开环数字模型，设计电流闭环控制系统；
e、采集逆变器并网端口电流，得到差模电流参考值、共模电流参考值、差模电流反馈值和共模电流反馈值；
f、得到差模电流控制环输出的
以及共模电流控制环输出的
，计算出每个
开关管的占空比，最终实现对裂相电网的每一相并网功率防逆流控制。
2.根据权利要求1所述的用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法，其特征在于：所述步骤a中，三桥臂逆变器包括三个第一开关管S 1、S 2、S 3，三个第二开关管：、
、，三个电感：L a 、L b 、L c ；S 1, S 2, S 3分别与第二开关管、、对应串联，S 1的驱动与
的驱动互补，S 2的驱动与
的驱动互补，S 3的驱动与
的驱动互补，S 1和
之间连接
L a ，S 2和之间连接L b ，S 3和
之间连接L c ，S 1, S 2, S 3的输入端均与逆变器输入侧的电源
正极连接，、、的输出端均与逆变器输入侧的电源的负极连接。
3.根据权利要求2所述的用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法，其特征在于：所述步骤a中电感电流微分方程的具体建立过程如下：设S 1、S 2、S 3的占空比分别为d 1、d 2、d 3，分别对逆变器三个桥臂建立电感电流微分方程：
（1）；
（2）；
（3）；
（4）；
设定S1和S3占空比互补，则
（5）；
式（1）减式（3）得
（6）；
式（2）乘以2减式（1）减式（3），得
；（7）
把式（4）和式（5）带入式（7），得
（8）；
其中分别为三个电感电流，为逆变器输入侧电压，为U相电压，
为W相电压，为电网中点和逆变器输入负端电压。
4.根据权利要求3所述的用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法，其特征在于：所述步骤b中，差模控制量为：，，
，；共模控制量为：，
，，。
5.根据权利要求4所述的用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法，其特征在于：所述步骤c中基于差模电流和共模电流的微分方程如下：
式（6）为：
（9）；
式（8）为：
（10）；
（11）；
（12）；
（13）。
6.根据权利要求5所述的用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法，其特征在于：所述步骤d中，基于差模量控制的逆变器电流控制的开环数字模型为：输出到
，与构成电压源，输出到1/s，再输出；基于共模量控制的电流控制的开
环数字模型为：输出到，与构成电压源，输出到1/s，再输出
。
7.根据权利要求1所述的用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法，其特征在于：所述步骤e中，采集逆变器并网端口电流后，计算出逆变器并网端口U相和W相的功
率值，分别作为U相和W相功率控制环的反馈值，并将U相和W相功率控制环的参考值设置为零，实现零功率并网，U相功率控制环和W相功率控制环分别通过PI控制器实现闭环控制。
8.根据权利要求7所述的用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法，其特
征在于：PI控制器的输出值作为U相和W相两相电流和的参考值，所述差模电流参考值
为-，共模电流参考值为+。
9.根据权利要求1所述的用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法，其特征在于：所述步骤e中，差模电流反馈值和共模电流反馈值的获得方法为：通过电流采样分别得到逆变器并网端口U相和W相两相电感电流值，把两相电感电流值分别相加和相减得到电感电流差模值和电感电流共模值，分别作为差模电流闭环控制和共模电流控制的反馈值。
用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种逆变器的控制方法，特别是一种用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法。
背景技术
[0002]光伏太阳能是一种清洁能源，近年来得到多个国家大力扶持，装机容量也越来越大，在光伏装机容量占比比较高的国家，由于过多的光伏能量输送到电网，容易引起电网不稳定。现在越来越多的逆变器并网法规要求并网逆变器有根据电网条件限制功率的能力，也有一些地方法规要求光伏能量不准输送到电网，只能供给用户家庭负载消耗或者由储能逆变器的电池来存储，甚至有些地方法规对光伏电量输送到电网的用户给以一定的处罚政策，因此为了防止并网逆变器往电网输电，越来越多的光伏并网逆变器要求具备防逆流功能。
[0003]对于使用裂相电网的国家，例如日本的电网分为U相和W相，U相和W相相角差180度，两相相电压为101V，线电压为202V，如图1所示。小功率家庭负载都接在U相或者W相电压上，大功率负载接在线电压上，由于用户不可能把家庭小功率负荷平均分配在U相和W相电网上，导致户用负载从U相和W相取电不均衡。然而，现有的并网逆变器防逆流方案往往是限制并网逆变器输送到U相和W相的功率和为零，在用户接入U相和W相的负载不均衡的时候，会造成用户有一相负载因为光伏能量的不足需要从市电取电，而另外一相则因为光伏能量偏大，多余的能量输送到电网，总的效果是两相功率之和为零。但
是这种方案，不能很好地实现裂相电网每相防逆流控制，不仅会存在光伏电量输送到电网的现象，造成光伏能量的损失、光伏能量不能最优使用，还会触犯法规，导致使用受限，而且也会存在因为光伏能量不足需要从市电取电的现象，增加了该相负载的使用电费，对用户也会造成一定的经济损失。
[0004]因此，现有的并网逆变器防逆流方案存在光伏能量不能最优使用、使用受限、对用户也会造成一定的经济损失的问题。
发明内容
[0005]本发明的目的在于，提供一种用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法。本发明具有通过对裂相电网光伏逆变器每一相防逆流控制，实现光伏能量的最优使用，使用不受限，保护用户经济利益的特点。[0006]本发明的技术方案：用于180度相角裂相电网的并网逆变器防逆流控制方法，包括以下步骤：
a、设立三桥臂逆变器拓扑，并对逆变器的三个桥臂分别建立电感电流微分方程；
b、将三个桥臂分成差模控制和共模控制，设立差模控制量和共模控制量；
c、将差模控制量和共模控制量带入电感电流微分方程中，推导出基于差模电流和共模电流的微分方程；
说 明 书
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CN 112290593 A
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