逆变器和逆变器控制方法与流程

1.本发明涉及电压转换技术领域，尤其是涉及一种逆变器和逆变器控制方法。


背景技术：

2.随着当前电力电子技术的迅猛发展，储能行业也发展迅速，逆变器是储能行业中非常关键的一项核心技术。在北美家用配电网中，广泛采用两相三线的电网型式，即由相位相差180
°
的双火线和零线组成，而当前我国逆变器主流产品为单相以及三相逆变器，因此针对北美的两相三线制，需要有相对应的逆变器产品，以满足行业需求。
3.相关技术中，针对北美的两相三线制电网型式，当前采用最多的是隔离型的逆变器，即利用单相逆变器逆变出一相电压后，再经过一个串联的隔离变压器，生成需要的两相相差180
°
的双火线。该方案使得逆变器系统结构变得复杂，体积庞大，同时，系统的安装、维护和故障排除等也变得复杂繁琐，进一步增加了使用成本和运营难度。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种逆变器，该逆变器无需采用变压器，简化了逆变器的结构，降低了系统成本，并且能够在不同类型的电网中兼容使用，具有广泛的适用性，满足不同地区和负载需求。
5.本发明第二个目的在于提出一种逆变器控制方法。
6.为了达到上述目的，本发明第一方面实施例的逆变器，所述逆变器不包括变压器，所述逆变器包括：第一相逆变电路，所述第一相逆变电路的第一端适于与电网的第一相连接；第二相逆变电路，所述第二相逆变电路的第一端适于与所述电网的第二相连接，所述第二相逆变电路的第二端与所述第一相逆变电路的第二端连接于第一节点；中线继电器，所述中线继电器的第一端与所述第一节点连接，所述中线继电器的第二端适于与所述电网的零线连接；控制器，所述控制器用于根据所述电网的类型控制所述第一相逆变电路和所述第二相逆变电路中的开关管，以及根据所述电网的类型控制所述中线继电器的状态。
7.根据本发明实施例的逆变器，利用第一相逆变电路和第二相逆变电路分别连接到电网的第一相和第二相，通过控制器智能调节两相逆变电路中的开关管状态，以实现对输出电压和频率的精确调节，同时，通过控制中线继电器的闭合和断开状态，能够在没有变压器的情况下，实现对两相和单相电网的切换，这样的设计使得逆变器能够在不同电网类型下稳定运行，满足了不同地区和负载需求，并且，由于无需采用变压器，逆变器的结构得到简化，降低了系统成本。
8.在一些实施例中，所述第一相逆变电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电感；其中，所述第一开关管的第一端与第一母线连接，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第二端与第二母线连接，所述第一开关管的控制端与所述控制器连接，所述第二开关管的控制端与所述控制器连接，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端之间具有第二节点，所述第二
节点通过所述第一电感适于与所述电网的第一相连接；所述第三开关管的第一端与所述第二节点连接，所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第二端连接，所述第三开关管的控制端与所述控制器连接，所述第四开关管的第一端与所述第一节点连接，所述第四开关管的控制端与所述控制器连接。
9.在一些实施例中，所述第二相逆变器包括：第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管和第二电感；其中，所述第五开关管的第一端与所述第一母线连接，所述第五开关管的第二端与所述第六开关管的第一端连接，所述第五开关管的控制端与所述控制器连接，所述第六开关管的第二端与所述第二母线连接，所述第六开关管的控制端与所述控制器连接，所述第六开关管的第一端与所述第五开关管的第二端之间具有第三节点，所述第三节点通过所述第二电感适于与所述电网的第二相连接；所述第七开关管的第一端与所述第三节点连接，所述第七开关管的第二端与所述第八开关管的第二端连接，所述第七开关管的控制端与所述控制器连接，所述第八开关管的第一端与所述第一节点连接，所述第八开关管的控制端与所述控制器连接。
10.在一些实施例中，所述逆变器还包括：第一母线电容，所述第一母线电容的第一端与所述第一节点、所述第四开关管的第一端和所述第八开关管的第一端连接，所述第一母线电容的第二端与所述第一母线连接；第二母线电容，所述第二母线电容的第一端与所述第一节点、所述第四开关管的第一端和所述第八开关管的第一端连接，所述第二母线电容的第二端与所述第二母线连接。
11.在一些实施例中，所述逆变器还包括：第一滤波电容，所述第一滤波电容的第一端与所述第一电感的一端连接，所述第一滤波电容的第二端与所述中线继电器的第一端连接；第二滤波电容，所述第二滤波电容的第一端与所述第二电感的一端连接，所述第二滤波电容的第二端与所述中线继电器的第一端连接。
12.在一些实施例中，所述电网为两相三线，所述第一相逆变电路与所述电网的a相连接，所述第二相逆变电路与所述电网的b相连接，所述中线继电器闭合，所述中线继电器与所述电网的零线连接。
13.在一些实施例中，对于第一相逆变电路，在电网电压正半周期，控制所述第一开关管和所述第三开关管交替通断，控制所述第二开关管断开以及控制所述第四开关管导通，在电网电压负半周期，控制所述第二开关管和所述第四开关管均交替通断，控制所述第一开关管断开以及控制所述第三开关管导通；对于所述第二相逆变电路，在电网电压正半周期，控制所述第五开关管和所述第七开关管均交替通断，控制所述第六开关管断开以及控制所述第八开关管导通，在电网电压负半周期，控制所述第六开关管和所述第八开关管均交替通断，控制所述第五开关管断开以及控制所述第七开关管导通。
14.在一些实施例中，所述电网为单相两线，所述中线继电器断开，所述第一相逆变电路与所述电网的火线连接，所述第二相逆变电路与所述电网零线连接。
15.在一些实施例中，对于第一相逆变电路，在电网电压正半周期，控制所述第一开关管和所述第三开关管均交替通断、所述第二开关管断开以及所述第四开关管导通，在电网电压负半周期，控制所述第二开关管和所述第四开关管均交替通断、所述第一开关管断开以及所述第三开关管导通；对于所述第二相逆变电路，在电网正半周期，控制所述第五开关管和所述第七开关管均交替通断、所述第六开关管断开以及所述第八开关管导通，在电网
负半周期，控制所述第六开关管和所述第八开关管均交替通断、所述第五开关管断开以及所述第七开关管导通。
16.为了达到上述目的，本发明第二方面实施例的逆变器控制方法，用于上面实施例所述的逆变器，所述逆变器控制方法包括：识别电网类型；根据所述电网类型获得逆变驱动信号；根据所述逆变驱动信号控制所述逆变器的第一相逆变电路和第二相逆变电路。
17.根据本发明实施例的逆变器控制方法，通过识别电网类型以确定当前连接的电网种类，即是两相电网还是单相电网，根据所识别的电网类型，获得逆变驱动信号，并控制第一相逆变电路和第二相逆变电路中的开光管，以实现对输出电压和频率的精确调节，同时，通过控制中线继电器的闭合和断开状态，能够在没有变压器的情况下，实现对两相和单相电网的切换，这样的设计使得逆变器能够在不同电网类型下稳定运行，满足了不同地区和负载需求，并且，由于无需采用变压器，逆变器的结构得到简化，降低了系统成本。
18.在一些实施例中，根据所述电网类型获得逆变驱动信号，包括：所述电网为两相三线；控制所述逆变器的中线继电器闭合；获取电网a相电压、电网b相电压、电网a相电流和电网b相电流；根据所述电网a相电压、电网b相电压、电网a相电流和电网b相电流获得电流控制信号。
19.在一些实施例中，根据所述电网a相电压、电网b相电压、电网a相电流和电网b相电流获得电流控制信号，包括：将所述电网a相电压和所述电网b相电压进行延时处理，以获得a相延时电压和b相延时电压；根据所述电网a相电压和所述a相延时电压获得电网a相电压相位分量和电网a相电压幅值分量，以及，根据所述电网b相电压和所述b相延时电压获得电网b相电压相位分量和电网b相电压幅值分量；根据a相功率目标值、所述电网a相电压相位分量和所述电网a相电压幅值分量获得a相电流目标值，以及，根据b相功率目标值、所述电网b相电压相位分量和所述电网b相电压幅值分量获得b相电流目标值；根据所述a相电流目标值和所述电网a相电流获得a相电流控制信号，以及，根据所述b相电流目标值和所述电网b相电流获得b相电流控制信号。
20.在一些实施例中，根据a相功率目标值、所述电网a相电压相位分量和所述电网a相电压幅值分量获得a相电流目标值，以及，根据b相功率目标值、所述电网b相电压相位分量和所述电网b相电压幅值分量获得b相电流目标值，包括：根据a相有功功率目标值和所述电网a相电压相位分量获得a相有功电流目标值，以及，根据a相无功功率目标值和所述电网a相电压幅值分量获得a相无功电流目标值；根据b相有功功率目标值和所述电网b相电压相位分量获得b相有功电流目标值，以及，根据b相无功功率目标值和所述电网b相电压幅值分量获得b相无功电流目标值。
21.在一些实施例中，根据所述a相电流目标值和所述电网a相电流获得a相电流控制信号，以及，根据所述b相电流目标值和所述电网b相电流获得b相电流控制信号，包括：获得电网a相电流有功分量和电网a相电流无功分量，以及，获得电网b相电流有功分量和电网b相无功分量；将所述a相有功电流目标值和所述电网a相电流有功分量作差并进行pi处理以获得a相有功电流控制信号，以及，将所述a相无功电流目标值和所述电网a相电流无功分量作差并进行pi处理以获得a相无功电流控制信号；将所述b相有功电流目标值和所述电网b相电流有功分量作差并进行pi处理以获得b相有功电流控制信号，以及，将所述b相无功电流目标值和所述电网b相电流无功分量作差并进行pi处理以获得b相无功电流控制信号。
22.在一些实施例中，所述逆变器控制方法还包括：获得a相交直流电压前馈信号，以及，获得b相交直流电压前馈信号；根据所述a相电流控制信号和所述a相交直流电压前馈信号获得a相逆变驱动信号，以及，根据所述b相电流控制信号和所述b相交直流电压前馈信号获得b相逆变驱动信号。
23.在一些实施例中，根据所述a相电流控制信号和所述a相交直流电压前馈信号获得a相逆变驱动信号，以及，根据所述b相电流控制信号和所述b相交直流电压前馈信号获得b相逆变驱动信号，包括：获得所述a相有功电流控制信号与a相有功交直流电压前馈信号的第一有功和值，以及，获得所述a相无功电流控制信号与a相无功交直流电压前馈信号的第一无功和值；获得所述b相有功电流控制信号与b相有功交直流电压前馈信号的第二有功和值，以及，获得所述b相无功电流控制信号与b相无功交直流电压前馈信号的第二无功和值；根据所述第一有功和值和所述第一无功和值进行坐标变换获得a相调制波信号，以及根据所述第二有功和值和所述第二无功和值进行坐标变换获得b相调制波信号；将所述a相调制波信号、所述b相调制波信号与三角载波信号进行比较以获得a相逆变驱动信号和b相逆变驱动信号。
24.在一些实施例中，所述逆变器控制方法还包括：获取所述逆变器的第一母线电容的第一电容电压和第二母线电容的第二电容电压；获得所述第一电容电压与所述第二电容电压的电压差值；根据所述电压差值对所述a相调制波信号和所述b相调制波信号进行修正。
25.在一些实施例中，根据所述电网类型获得逆变驱动信号，包括：所述电网为单相两线；控制所述逆变器的中线继电器断开；获取电网线电压和电网电流；根据所述电网线电压和所述电网电流获得电流控制信号。
26.在一些实施例中，根据所述电网线电压和所述电网电流获得电流控制信号，包括：将所述电网线电压进行延时处理，以获得延时电压；根据所述电网线电压和所述延时电压获得电网线电压相位分量和电网线电压幅值分量；根据电网功率目标值、所述电网线电压相位分量和所述电网线电压幅值分量获得电流目标值；根据所述电流目标值和所述电网电流获得所述电流控制信号。
27.在一些实施例中，根据电网功率目标值、所述电网线电压相位分量和所述电网线电压幅值分量获得电流目标值，包括：根据电网有功功率目标值和所述电网线电压相位分量获得有功电流目标值；以及，根据电网无功功率目标值和所述电网线电压幅值分量获得无功电流目标值。
28.在一些实施例中，根据所述电流目标值和所述电网电流获得所述电流控制信号，包括：获得电网电流有功分量和电网电流无功分量；将所述有功电流目标值和所述电网电流有功分量作差并进行pi处理以获得有功电流控制信号；将所述无功电流目标值和所述电网电流无功分量作差并进行pi处理以获得无功电流控制信号。
29.在一些实施例中，所述逆变器控制方法还包括：获得有功交直流电压前馈信号和无功交直流电压前馈信号；计算所述有功电流控制信号和所述有功交直流电压前馈信号的第三有功和值，以及，计算所述无功电流控制信号和所述无功交直流电压前馈信号的第三无功和值；根据所述第三有功和值和所述第三无功和值进行坐标变换获得调制波信号；对所述调制波信号进行取反以获得反向调制波信号；将所述调制波信号、所述反向调制波信
号与三角载波信号进行比较以获得逆变驱动信号。
30.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
31.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本发明的一个实施例的逆变器的拓扑图；图2是根据本发明一个实施例的逆变器控制方法的流程图；图3根据本发明一个实施例的电网为两相三线的控制框图；图4根据本发明一个实施例的电网为单相两线的控制框图。
32.附图标记：逆变器1；中线继电器10；第一母线20；第一相逆变电路30；第二相逆变电路40；第二母线50；第一母线电容60；第二母线电容70；第一滤波电容80；第二滤波电容90；第一节点21；第一开关管31；第二开关管32；第三开关管33；第四开关管34；第一电感35；第二节点36；第五开关管41；第六开关管42；第七开关管43；第八开关管44；第二电感45；第三节点46。
具体实施方式
33.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
34.下面参考图1描述根据本发明实施例的逆变器。
35.图1是根据本发明的一个实施例的逆变器的拓扑图，如图1所示，逆变器1不包括变压器。逆变器1包括：第一相逆变电路30、第二相逆变电路40、中线继电器10和控制器。
36.其中，第一相逆变电路30和第二相逆变电路40可以是指逆变器1中针对电网的第一相和第二相所设置的两个逆变电路。每个逆变电路负责将电网输入的直流电压转换为交流电压，并输出到相应的相线上。通过分别连接到电网的第一相和第二相，这两个逆变电路可以实现针对不同相位的逆变操作，从而输出所需的交流电压和频率。
37.具体地，第一相逆变电路30和第二相逆变电路40可以包含一系列开关元件，例如晶体管或igbt（insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管），用于控制电路的导通和截断，从而实现将直流电压转换成相应相位的交流电压。逆变电路还可以包含滤波电容和滤波电感等元件，用于平滑输出电压，并降低电路产生的谐波。
38.在一些实施例中，第一相逆变电路30的第一端适于与电网的第一相连接，负责处理电网的第一相电信号，可以将电网的第一相电压转换成所需的交流输出电压。第二相逆变电路40的第一端适于与电网的第二相连接，第二相逆变电路40的第二端与第一相逆变电路30的第二端连接于第一节点21。第二相逆变电路40可以将电网的第二相电压转换成所需的交流输出电压。这样，逆变器1可以同时处理来自两相电网的输入，并进行相应的能量转换和输出。
39.在一些实施例中，中线继电器10可以是用于切换逆变电路的连接的关键组件。中线继电器10的第一端与第一节点21连接，中线继电器10的第二端适于与电网的零线连接。中线继电器10的状态可以通过控制器进行控制，根据电网类型（两相或单相）的不同，控制器可以打开或关闭中线继电器10，从而实现对两相和单相电网的切换。
40.在一些实施例中，控制器可以是逆变器1的核心部件，负责对逆变器1的各个部分进行智能控制。控制器通过识别电网的类型，确定当前连接的电网是两相电网还是单相电网。根据所识别的电网类型，控制器可以根据预设的算法来控制第一相逆变电路30和第二相逆变电路40中的开关管的开关状态，以实现对输出电压和频率的精确调节。同时，控制器还可以根据电网的类型，控制中线继电器10的闭合和断开状态，实现对两相和单相电网的切换，确保逆变器1能够在不同电网类型下稳定运行。
41.根据本发明实施例的逆变器1，利用第一相逆变电路30和第二相逆变电路40分别连接到电网的第一相和第二相，通过控制器智能调节两相逆变电路中的开关管状态，以实现对输出电压和频率的精确调节，同时，通过控制中线继电器10的闭合和断开状态，能够在没有变压器的情况下，实现对两相和单相电网的切换，这样的设计使得逆变器1能够在不同电网类型下稳定运行，满足了不同地区和负载需求，并且，由于无需采用变压器，逆变器1的结构得到简化，降低了系统成本。
42.在一些实施例中，第一相逆变电路30包括：第一开关管31、第二开关管32、第三开关管33、第四开关管34和第一电感35。这些组件共同构成了逆变器1的第一相逆变电路30，用于将电网的直流电压转换成所需的交流电压输出。
43.其中，第一开关管31的第一端与第一母线20连接，第二端与第二开关管32的第一端连接，第二开关管32的第二端与第二母线50连接，第一开关管31的控制端与控制器连接，第二开关管32的控制端与控制器连接，第一开关管31的第二端与第二开关管32的第一端之间具有第二节点36，第二节点36通过第一电感35适于与电网的第一相连接。在实施例中，第一电感35的作用可以是滤除电路中的高频噪声和谐波，确保输出电压的纹波尽可能小。
44.第三开关管33的第一端与第二节点36连接，第三开关管33的第二端与第四开关管34的第二端连接，第三开关管33的控制端与控制器连接，第四开关管34的第一端与第一节点21连接，第四开关管34的控制端与控制器连接。整个第一相逆变电路30的开关管控制由控制器负责，根据电网的类型和工作模式，控制器可以相应地控制开关管的通断状态，以实现逆变器1的输出电压和电流的调节。
45.通过这样的第一相逆变电路30设计，本发明实施例的逆变器1能够在不包括变压器的情况下实现对电网的逆变，并通过控制器智能控制不同开关管的状态，达到对输出电压和电流的精确控制。
46.在一些实施例中，第一母线20和第二母线50可以是指逆变器1内部的电路连接线路，用于在逆变器1电路中传输电能和信号。第一母线20和第二母线50通常是电导性能良好的金属导线，它们连接在逆变器1内部的不同部件或开关管上，用于传递电流或控制信号。在逆变器1的设计中，母线可以是一种低电阻、高电导的导线，以减少电能损耗，并确保电能能够有效地在不同部件之间传输。第一母线20和第二母线50在逆变器1内部起着重要的作用，它们连接不同的开关管和电感，将电流从电源传递到负载，并传递控制信号以控制开关管的状态。通过合理设计和布局第一母线20和第二母线50，可以有效地优化逆变器1的性
能，提高能量转换效率，并确保逆变器1稳定运行。
47.在一些实施例中，第二相逆变电路40包括：第五开关管41、第六开关管42、第七开关管43、第八开关管44和第二电感45。这些开关管可以是用来控制电能的流动的，它们可以通过打开和关闭以实现电流的导通和断开。
48.其中，第五开关管41的第一端与第一母线20连接，第五开关管41的第二端与第六开关管42的第一端连接，第五开关管41的控制端与控制器连接，第六开关管42的第二端与第二母线50连接，第六开关管42的控制端与控制器连接，第六开关管42的第一端与第五开关管41的第二端之间具有第三节点46，第三节点46通过第二电感45适于与电网的第二相连接。在实施例中，第二电感45在第二相逆变电路40中起到平滑电流和提供电能储存的作用，以确保逆变器1内部电流的稳定性，并提供一定的电压适应性，从而确保逆变器1的稳定工作。
49.第七开关管43的第一端与第三节点46连接，第七开关管43的第二端与第八开关管44的第二端连接，第七开关管43的控制端与控制器连接，第八开关管44的第一端与第一节点21连接，第八开关管44的控制端与控制器连接。整个第二相逆变电路40的开关管控制也由控制器负责，根据电网的类型和工作模式，控制器可以相应地控制开关管的通断状态，以实现逆变器1的输出电压和电流的调节。
50.通过这样的设计和连接方式，第二相逆变电路40可以将电网的第二相连接到逆变器1内部，实现对电网的逆变功能，并确保逆变器1在不包括变压器的情况下仍然能够稳定运行。同时，控制器可以根据电网的类型和工作要求来调整开关管的状态，可以实现对输出电压和频率的精确调节，使逆变器1能够在不同类型的电网中兼容使用，具有广泛的适用性。
51.在一些实施例中，逆变器1还包括：第一母线电容60和第二母线电容70。这两个电容的作用是平滑逆变器1内部电压和电流，提供电能储存和滤波功能，以保证逆变器1的稳定运行和输出电压的质量。
52.其中，第一母线电容60的第一端与第一节点21、第四开关管34的第一端和第八开关管44的第一端连接，第一母线电容60的第二端与第一母线20连接。第一母线电容60负责存储和释放与第一母线20相关的电能。第二母线电容70的第一端与第一节点21、第四开关管34的第一端和第八开关管44的第一端连接，第二母线电容70的第二端与第二母线50连接。第二母线电容70负责存储和释放与第二母线50相关的电能。
53.这些电容元件在逆变器1的工作过程中起到储能和平滑电流的作用。当逆变器1从电网接收到电能时，母线电容可以储存电能，当逆变器1需要输出电能时，母线电容可以释放储存的电能，以平滑输出电流。同时，它们也可以滤波，减少逆变器1输出的电压和电流的波动，保持输出的稳定性和质量。
54.在一些实施例中，逆变器1还包括：第一滤波电容80和第二滤波电容90。
55.其中，第一滤波电容80的第一端与第一电感35的一端连接，第一滤波电容80的第二端与中线继电器10的第一端连接。因此，第一滤波电容80位于第一电感35和中线继电器10之间，负责滤波和平滑从第一电感35过来的电流，确保电流稳定输出。第二滤波电容90的第一端与第二电感45的一端连接，第二滤波电容90的第二端与中线继电器10的第一端连接。第二滤波电容90位于第二电感45和中线继电器10之间，负责滤波和平滑从第二电感45
过来的电流，也确保电流稳定输出。
56.这些滤波电容的作用可以是减少逆变器1输出电流中的谐波成分，使输出电流更加接近纯正弦波，从而提高逆变器1在电网中的兼容性和稳定性。谐波电流会导致电网电流畸变，降低电网的功率因数，增加功率损耗，并可能对电网和其他设备产生干扰。通过加入滤波电容，可以有效地抑制这些谐波成分，使逆变器1输出电流更接近理想的正弦波，减少对电网和其他设备的影响。
57.在一些实施例中，当电网为两相三线时，即由相位相差180
°
的双火线（a相和b相）和一个零线组成。第一相逆变电路30与电网的a相连接，通过控制第一相逆变电路30中的开关管状态，可以实现对a相电压和频率的精确调节。第二相逆变电路40与电网的b相连接，通过控制第二相逆变电路40中的开关管状态，可以实现对b相电压和频率的精确调节。
58.在一些实施例中，逆变器1在与两相三线电网连接时，中线继电器10处于闭合状态。即中线继电器10的第一端与第一节点21连接，第二端与电网的零线连接。这样，中线继电器10充当了中点连接的功能，使得逆变器1可以对两个相进行独立控制。这样可以保证逆变器1输出的交流电压分别与a相和b相电压之间相差180
°
，符合两相三线电网的要求。
59.在一些实施例中，对于第一相逆变电路30，在电网电压正半周期，控制器通过交替控制第一开关管31和第三开关管33的通断状态，即第一开关管31导通时第三开关管33断开，反之亦然。并同时控制第二开关管32断开以及第四开关管34导通。这样的控制方式可以实现电网电压正半周期内的逆变操作，使得逆变器1输出的电流与电网正半周期的电压相位相差180
°
，从而实现逆变器1输出与a相电压之间相差180
°
的交流电压。
60.在电网电压负半周期，控制器通过交替控制第二开关管32和第四开关管34的通断状态，即第二开关管32导通时第四开关管34断开，反之亦然。并同时控制第一开关管31断开以及第三开关管33导通。这样的控制方式可以实现电网电压负半周期内的逆变操作，使得逆变器1输出的电流与电网负半周期的电压相位相差180
°
，从而实现逆变器1输出与a相电压之间相差180
°
的交流电压。
61.这种控制方式使得逆变器1的输出电压能够在电网电压的正负半周期内都与a相电压相差180
°
，从而产生一个与电网频率相同但相位相反的交流电压，实现了逆变操作。
62.在一些实施例中，对于第二相逆变电路40，在电网电压正半周期，控制器通过交替控制第五开关管41和第七开关管43的通断状态，即第五开关管41导通时第七开关管43断开，反之亦然。并同时控制第六开关管42断开以及第八开关管44导通。这样的控制方式可以实现电网电压正半周期内的逆变操作，使得逆变器1输出的电流与电网正半周期的电压相位相差180
°
，从而实现逆变器1输出与b相电压之间相差180
°
的交流电压。
63.在电网电压负半周期，控制器通过交替控制第六开关管42和第八开关管44的通断状态，即第六开关管42导通时第八开关管44断开，反之亦然。并同时控制第五开关管41断开以及控制第七开关管43导通。这样的控制方式可以实现电网电压负半周期内的逆变操作，使得逆变器1输出的电流与电网负半周期的电压相位相差180
°
，从而实现逆变器1输出与b相电压之间相差180
°
的交流电压。
64.这种控制方式使得逆变器1的输出电压能够在电网电压的正负半周期内都与b相电压相差180
°
，从而产生一个与电网频率相同但相位相反的交流电压，实现了逆变操作。
65.总的来说，通过以上控制操作，逆变器1能够将直流电源逆变为两相交流电源，并
且输出的两相交流电压分别与a相和b相电压之间相差180度。这种相位差为180度的交流电压输出符合两相三线电网的要求，这种控制方式确保了逆变器1能够稳定地将直流电源逆变为两相交流电源，实现有效的电能转换和功率传输。
66.在一些实施例中，当电网为单相两线时，即电网只有一个相线和一个零线。在这种情况下，中线继电器10处于断开状态，不起到中点连接的作用。第一相逆变电路30与电网的火线连接，而第二相逆变电路40与电网的零线连接。在单相两线电网中，只有一个相线（火线）和一个零线。逆变器1的第一相逆变电路30将火线作为输入，通过逆变操作产生与火线电压相位相差180
°
的交流电压。而第二相逆变电路40则将零线作为输入，也可以通过逆变操作产生与零线电压相位相差180
°
的交流电压。
67.这样，逆变器1的输出电压分别与火线和零线之间相差180
°
，从而产生一个与电网频率相同但相位相反的交流电压。在单相两线电网中，虽然只有一个相线和一个零线，但逆变器1的工作原理与在两相三线电网中的控制类似，都是通过逆变操作来实现与电网电压相位相差180
°
的交流电压输出。
68.在一些实施例中，对于第一相逆变电路30，在电网电压正半周期，控制器交替控制第一开关管31和第三开关管33的通断状态，即第一开关管31导通时第三开关管33断开，反之亦然。同时控制第二开关管32断开以及第四开关管34导通。这样的控制方式实现了逆变器1输出的电流与电网正半周期的电压相位相差180
°
，从而实现逆变器1输出与电网火线电压之间相差180
°
的交流电压。
69.在电网电压负半周期，控制器交替控制第二开关管32和第四开关管34的通断状态，即第二开关管32导通时第四开关管34断开，反之亦然。同时控制第一开关管31断开以及第三开关管33导通。这样的控制方式实现了逆变器1输出的电流与电网负半周期的电压相位相差180
°
，从而实现逆变器1输出与电网火线电压之间相差180
°
的交流电压。
70.这种控制方式使得逆变器1的输出电压能够在电网电压的正负半周期内都与电网火线电压相差180
°
，从而产生一个与电网频率相同但相位相反的交流电压，实现了逆变操作。
71.对于第二相逆变电路40，在电网电压正半周期，控制器交替控制第五开关管41和第七开关管43的通断状态，即第五开关管41导通时第七开关管43断开，反之亦然。同时控制第六开关管42断开以及第八开关管44导通。这样的控制方式实现了逆变器1输出的电流与电网正半周期的电压相位相差180
°
，从而实现逆变器1输出与电网零线电压之间相差180
°
的交流电压。
72.在电网电压负半周期，控制器交替控制第六开关管42和第八开关管44的通断状态，即第六开关管42导通时第八开关管44断开，反之亦然。同时控制第五开关管41断开以及第七开关管43导通。这样的控制方式实现了逆变器1输出的电流与电网负半周期的电压相位相差180
°
，从而实现逆变器1输出与电网零线电压之间相差180
°
的交流电压。
73.这种控制方式使得逆变器1的输出电压能够在电网电压的正负半周期内都与电网零线电压相差180
°
，从而产生一个与电网频率相同但相位相反的交流电压，实现了逆变操作。
74.因此，通过以上控制操作，在单相两线电网下，逆变器1通过合理的控制方式将直流电转换为与电网频率相同但相位相反的交流电压，实现了逆变操作，并可以根据电网的
电压变化实现输出电压和频率的精确调节。
75.综上所述，通过控制中线继电器10的通断状态，可以实现对两相和单相电网的切换。具体而言，当中线继电器10闭合时，逆变器1与两相三线电网连接，通过对第一相逆变电路30和第二相逆变电路40中的开关管的交替通断控制，可以实现逆变器1输出与a相电压和b相电压之间相差180
°
的交流电压。这种配置使得逆变器1能够在两相电网中工作。当中线继电器10断开时，逆变器1与单相两线电网连接，通过对第一相逆变电路30中的开关管和第二相逆变电路40中的开关管的交替通断控制，也可以实现逆变器1输出与电网电压相位相差180
°
的交流电压。这种配置使得逆变器1能够在单相电网中工作。通过这样的设计和控制方式，逆变器1可以在两相和单相电网之间灵活切换，而无需使用变压器。这种逆变器1的灵活性和适应性使其适用于不同类型的电网，并能够满足不同的应用需求。
76.基于上面实施例的逆变器，下面参考图2描述本发明实施例的逆变器控制方法。
77.图2是根据本发明一个实施例的逆变器控制方法的流程图，如图2所示，逆变器控制方法至少包括步骤s1-s3，具体如下。
78.s1，识别电网类型。
79.在一些实施例中，识别电网的类型，即是两相三线电网还是单相两线电网，可以通过测量电网的相数和线数来实现。对于两相三线电网，电网有两个相线和一个零线。而对于单相两线电网，电网只有一个相线和一个零线。逆变器可以通过传感器或其他测量装置获取电网的相数和线数信息，并根据这些信息进行电网类型的识别。
80.s2，根据电网类型获得逆变驱动信号。
81.具体地，当电网类型被确定后，控制器将根据电网类型获取相应的逆变驱动信号。这些信号可以是根据逆变器所连接的电网类型和相位差来计算得出的。对于两相三线电网，控制器将产生适合该电网类型的逆变驱动信号，以便正确控制第一相逆变电路和第二相逆变电路的开关管。同样，对于单相两线电网，控制器将产生相应的逆变驱动信号，以便正确控制第一相逆变电路和第二相逆变电路的开关管。
82.s3，根据逆变驱动信号控制逆变器的第一相逆变电路和第二相逆变电路。
83.具体地，根据获得的逆变驱动信号，控制器将对逆变器的第一相逆变电路和第二相逆变电路进行控制。在两相三线电网中，控制器通过控制第一相逆变电路和第二相逆变电路中的开关管的通断状态来实现逆变器输出与a相电压和b相电压之间相差180
°
的交流电压。而在单相两线电网中，控制器通过控制第一相逆变电路和第二相逆变电路中的开关管的通断状态，也可以实现逆变器输出与电网电压相位相差180
°
的交流电压。
84.根据本发明实施例的逆变器控制方法，通过识别电网类型以确定当前连接的电网种类，即是两相电网还是单相电网，根据所识别的电网类型，获得逆变驱动信号，并控制第一相逆变电路和第二相逆变电路中的开光管，以实现对输出电压和频率的精确调节，同时，通过控制中线继电器的闭合和断开状态，能够在没有变压器的情况下，实现对两相和单相电网的切换，这样的设计使得逆变器能够在不同电网类型下稳定运行，满足了不同地区和负载需求，并且，由于无需采用变压器，逆变器的结构得到简化，降低了系统成本。
85.在一些实施例中，根据电网类型获得逆变驱动信号包括：当电网为两相三线时。控制逆变器的中线继电器闭合。获取电网a相电压、电网b相电压、电网a相电流和电网b相电流。根据电网a相电压、电网b相电压、电网a相电流和电网b相电流获得电流控制信号。
86.具体地，确定电网的类型为两相三线，这意味着逆变器将连接到两相三线的电网系统，该系统由两个相线（a相和b相）和一个中性线（零线）组成。
87.进一步地，在两相三线电网中，中线继电器被控制为闭合状态，即连接a相和b相的中线继电器将会导通，使得逆变器的两相逆变电路可以独立地连接到a相和b相，从而实现可以根据需求采用两相独立控制。由于实际应用时的电网负载情况差异，在北美等弱电网工况下，两相电网电压或频率可能存在差异，如a、b相可能不再是标准的180
°
偏差。因此两相采用独立的角度计算，确保完全跟随电网角度。
88.进一步地，控制器可以通过传感器或测量装置实时监测电网的a相电压（即为uan）、b相电压（即为ubn）、a相电流和b相电流。通过对这些电网参数的测量和分析，控制器可以计算出相应的电流控制信号。这些电流控制信号将用于调节逆变器中的开关管状态，使得逆变器输出的电流满足电网的要求。
89.在一些实施例中，根据电网a相电压、电网b相电压、电网a相电流和电网b相电流获得电流控制信号，包括：将电网a相电压和电网b相电压进行延时处理，以获得a相延时电压和b相延时电压。这样的延时处理可以用于后续计算电网电压的相位分量和幅值分量。根据电网a相电压和a相延时电压获得电网a相电压相位分量和电网a相电压幅值分量，以及，根据电网b相电压和b相延时电压获得电网b相电压相位分量和电网b相电压幅值分量。根据a相功率目标值、电网a相电压相位分量和电网a相电压幅值分量获得a相电流目标值，以及，根据b相功率目标值、电网b相电压相位分量和电网b相电压幅值分量获得b相电流目标值。根据a相电流目标值和电网a相电流获得a相电流控制信号，以及，根据b相电流目标值和电网b相电流获得b相电流控制信号。
90.具体地，通过将电网a相电压和电网b相电压延时1/4个周期，可以获得延时电压分量，即a相延时电压和b相延时电压。这里的延时1/4周期是因为在两相电网中，电网a相电压和电网b相电压之间相位差为90度。将其中一相电压延时1/4个电网周期可以使得两个电压信号的相位差达到90度。这样的处理可以有效地得到电网a相电压和电网b相电压的相位信息，从而实现逆变器输出与电网电压相位相符合的交流电压。
91.进一步地，根据电网a相电压和a相延时电压获得电网a相电压相位分量和电网a相电压幅值分量，以及，根据电网b相电压和b相延时电压获得电网b相电压相位分量和电网b相电压幅值分量。具体公式如下：d=(alpha * cos + belta * sin)；q=(alpha * sin
ꢀ‑ꢀ
belta * cos)；通过计算可以获得电网a相电压相位分量uda、电网a相电压幅值分量uqa、电网b相电压相位分量udb、电网b相电压幅值分量uqb。这些分量表示了两相电压信号的正弦波分解。然后，再通过软件锁相环或其他相位检测方法，计算得到两相角度的正余弦分量ucosa、usina、ucosb、usinb。这些分量表示了两相电压信号的角度信息。
92.进一步地，利用计算得到的电网相位分量uda、udb和电网幅值分量uqa、uqb，以及通过软件锁相环得到的两相角度正余弦分量ucosa、usina、ucosb、usinb，逆变器可以实现与电网在角度和电压上的同步。
93.具体而言，利用计算得到的电网相位分量uda、udb和电网幅值分量uqa、uqb，逆变器可以通过相位锁定的方式，将自身的输出电压调整为与电网相位一致。这可以通过调节
逆变器的输出频率和相位来实现。根据电网的电压信息，逆变器可以实时监测电网电压的变化，并根据需求调整自身的输出电压。通过控制逆变器的电网幅值分量uqa、uqb，可以实现电压的调节和稳定输出。并且，当逆变器与电网连接并进行并网运行时，利用两相角度正余弦分量ucosa、usina、ucosb、usinb，逆变器可以实时监测电网的相位差，并根据电网的变化调整自身的操作以保持与电网的同步。
94.进一步地，控制器可以根据设定的a相功率目标值以及电网a相电压的相位分量和电网a相电压幅值分量计算出a相电流的目标值。以及，控制器还可以根据设定的b相功率目标值以及电网b相电压的相位分量和电网b相电压幅值分量计算出b相电流的目标值。
95.进一步地，根据a相电流目标值和电网a相电流，计算得到a相电流控制信号。同样地，根据b相电流目标值和电网b相电流，计算得到b相电流控制信号。这些电流控制信号将用于控制逆变器中的开关管，从而实现逆变器输出电流与电网要求相匹配的目标。
96.在一些实施例中，根据逆变器输出功率的要求，通过计算a相有功功率目标值和电网a相电压相位分量，获得a相有功电流目标值。其中，有功功率是逆变器输出的实际功率，其大小与负载的要求有关，而电网a相电压相位分量则决定了a相电流在电网中的相位。
97.此外，逆变器不仅需要提供有功功率，还需要维持电网的稳定运行，这就需要考虑无功功率的控制。通过计算a相无功功率目标值和电网a相电压幅值分量，获得a相无功电流目标值。无功功率与电网的电压幅值有关，通过控制无功功率，可以调节电网的电压水平。
98.同样地，根据逆变器输出的b相有功功率目标值和电网b相电压相位分量，可以获得b相有功电流目标值。以及根据b相无功功率目标值和电网b相电压幅值分量可以获得b相无功电流目标值。
99.具体地，在匹配负载工况下，由于家用情况下两相负载一般情况下不会完全相同，因此输出两相预期输出目标不同。在接收电网调度工况下，考虑到对于实际电网补偿工况，两相输出功率目标也不尽相同。假设a相有功功率目标值为paobj、a相无功功率目标值为qaobj、b相有功功率目标值为pbobj、b相无功功率目标值为qbobj。计算有功电流目标值和无功目标电流值的公式如下：iqobj=pobj/udidobj=qobj/uq其中，iqobj为有功电流目标值，idobj为无功电流目标值，pobj为有功功率目标值，qobj为无功功率目标值，ud为电网电压相位分量，uq为电网电压幅值分量。因此，为保证逆变器能够安全稳定运行，需要对目标电流进行限制。获取的电流目标经过电流目标限定模块计算后得到最终使用目标值，可根据需求设定有功优先或无功优先。
100.通过以上步骤，控制器可以得到a相和b相的电流目标值，包括有功电流和无功电流。然后，根据这些目标值，控制器可以进一步控制逆变器的开关管状态，以实现输出与电网频率和相位相匹配的交流电压。这样可以确保逆变器在与电网连接时以有效的方式将电能转换和传输。
101.在一些实施例中，电网a相电流包含有功分量和无功分量，通过采用和上面获得电压相位分量和电压幅值分量的同样方式，可以得到电网a相电流的有功分量和无功分量。类似地，电网b相电流也包含有功分量和无功分量，通过计算也可以得到电网b相电流的有功分量和无功分量。有功分量与电网负载的实际功率有关，无功分量则与电网的稳定运行相
关。
102.将a相有功电流目标值和电网a相电流有功分量作差并进行pi处理以获得a相有功电流控制信号，以及，将a相无功电流目标值和电网a相电流无功分量作差并进行pi处理以获得a相无功电流控制信号。将b相有功电流目标值和电网b相电流有功分量作差并进行pi处理以获得b相有功电流控制信号，以及，将b相无功电流目标值和电网b相电流无功分量作差并进行pi处理以获得b相无功电流控制信号。
103.在一些实施例中，pi控制为比例-积分控制（proportional-integral control）。在pi控制中，系统根据当前的误差信号，即实际输出值与期望目标值之间的差异，来生成控制信号。控制信号包括两部分：比例项和积分项。其中，比例控制可以是根据误差信号的大小来调整控制信号的大小。如果误差较大，控制信号也会相应增大，以加快系统的响应速度。比例项可以使系统更快地接近期望值，但可能引入过冲或震荡。积分控制可以是根据误差信号的累积值来调整控制信号的大小。它的作用是消除系统的稳态误差，确保系统最终稳定在期望值附近。
104.pi控制的输出信号可以是比例项和积分项的加权和。通过适当调整比例和积分的参数，可以优化控制系统的性能，使其具有较快的响应速度和较小的稳态误差。在逆变器控制中，pi控制通常用于调节逆变器输出的电流或电压，以使其与电网的电流或电压相位和频率相匹配，实现有效的能量转换和传输。通过对a相和b相电流进行pi处理，逆变器可以控制输出的交流电流，使其符合所需的功率目标和相位要求，实现稳定的逆变操作。
105.通过上面的操作，控制器可以得到a相和b相的电流控制信号，包括有功电流和无功电流控制信号。然后，根据这些控制信号控制器将调整逆变器的开关管状态，以实现输出与电网频率和相位相匹配的交流电压。这样可以确保逆变器在与电网连接时以有效的方式将电能转换和传输。
106.在一些实施例中，为加快系统响应速度，增强电网适应性，逆变器控制方法还引入了交直流电压前馈信号。交直流电压前馈信号可以是用于对逆变器输出电压进行前馈控制的信号。即获得a相交直流电压前馈信号，以及，获得b相交直流电压前馈信号。根据a相电流控制信号和a相交直流电压前馈信号获得a相逆变驱动信号，以及，根据b相电流控制信号和b相交直流电压前馈信号获得b相逆变驱动信号。
107.交直流电压前馈信号的引入可以进一步提高逆变器的控制精度，尤其在电网条件发生变化时，能够更快速地调整逆变器输出电压，使其与电网同步，并实现更稳定的逆变操作。这种前馈控制可以有效地抑制电压波动，降低电网电压波动对逆变器性能的影响，提高逆变器的响应速度和抗干扰能力。
108.具体地，在逆变器控制方法中，交直流电压前馈可以是一种用于增强系统响应速度和电网适应性的控制技术。通过引入交直流电压前馈，可以在逆变器控制环路中加入直流电压信息，以提前感知电网或逆变器输出的突变，从而更快地调整输出量，避免逆变器出现冲击电流导致故障停机。在实施例中，udc/ud可以表示a相和b相的无功交直流电压前馈信号，用于调节逆变器的d轴电流（无功电流）。udc/uq可以表示a相和b相的有功交直流电压前馈信号，用于调节逆变器的q轴电流（有功电流）。
109.在一些实施例中，根据a相电流控制信号和a相交直流电压前馈信号获得a相逆变驱动信号，以及，根据b相电流控制信号和b相交直流电压前馈信号获得b相逆变驱动信号，
包括：获得a相有功电流控制信号与a相有功交直流电压前馈信号的第一有功和值，以及，获得a相无功电流控制信号与a相无功交直流电压前馈信号的第一无功和值。获得b相有功电流控制信号与b相有功交直流电压前馈信号的第二有功和值，以及，获得b相无功电流控制信号与b相无功交直流电压前馈信号的第二无功和值。
110.根据第一有功和值和第一无功和值进行坐标变换获得a相调制波信号uaexe，这个调制波信号将被用于控制逆变器的输出，以实现a相输出与电网电压的同步，并控制逆变器输出的有功功率和无功功率。以及根据第二有功和值和第二无功和值进行坐标变换获得b相调制波信号ubexe。这个调制波信号将被用于控制逆变器的输出，以实现b相输出与电网电压的同步，并控制逆变器输出的有功功率和无功功率。
111.在一些实施例中，采用单极性调制方式，将a相调制波信号uaexe、b相调制波信号ubexe与三角载波信号进行比较以获得a相逆变驱动信号和b相逆变驱动信号。这些逆变驱动信号将用于控制逆变器的第一相逆变电路和第二相逆变电路，从而实现逆变器的输出与电网要求的功率目标值相匹配。
112.在一些实施例中，在逆变器控制中，由于两相输出电流不同可能导致流入流出直流侧两电容的电流不相等，从而使得第一母线电容和第二母线电容的电压不再均衡，发生向一侧偏移的情况。这进而导致a相或b相在半周期内调制比不够，出现交流电流的畸变和零点偏移。为了抑制这种中点电压偏移的影响，需要采取相应的方法。
113.因此，本发明实施例的逆变器控制方法还包括：获取逆变器的第一母线电容的第一电容电压和第二母线电容的第二电容电压。这些电压值可以通过传感器等装置进行实时采样和监测得到。获得第一电容电压与第二电容电压的电压差值，即电压差值=第一电容电压-第二电容电压。这个电压差值可以反映出逆变器输出侧的电压波动情况。根据电压差值对a相调制波信号和b相调制波信号进行修正。这里的修正可以是指根据电压差值来调整调制波信号的幅值或相位，以实现对逆变器输出电压和电流的精确控制。
114.具体地，对逆变器的第一母线电容和第二母线电容的电压进行采样，记为uc1和uc2。然后，通过计算第一电容电压uc1与第二电容电压uc2的电压差值，即可获得电压差值δu=uc1-uc2，这个偏差量反映了电容电压不均衡的情况。
115.进一步地，将电压差值δu乘以一个系数k，得到一个修正量。然后将这个修正量作用到a相调制波信号uaexe和b相调制波信号ubexe上，产生一个相反的效果，从而抵消中点电压的偏移。具体而言，具体地，对于a相调制波信号uaexe，系统会进行以下操作：uaexe = uaexe + k * δu，同时还会进行一个对称的操作：uaexe = uaexe
ꢀ‑ꢀ
k * δu。这样，通过对a相调制波信号的加减操作，可以抵消中点电压的偏移效应。
116.同样地，对于b相调制波信号ubexe，系统也会进行类似的操作：ubexe = ubexe + k * δu，同时进行一个对称的操作：ubexe = ubexe
ꢀ‑ꢀ
k * δu。
117.通过这种方式，系统能够实时地对电容电压的偏移进行补偿，使得a相和b相的调制波信号能够在半周期内保持均衡，从而抑制中点电压的偏移影响，减小交流电流的畸变和零点偏移，保证逆变器输出的稳定性和精确性。
118.图3根据本发明一个实施例的电网为两相三线的控制框图，如图3所示，当识别电网类型为两相三线时，获取电网a相电压、电网b相电压、电网a相电流和电网b相电流。根据电网a相电压和延时电压计算得到a相电压相位分量和电压幅值分量，类似地，通过电网b相
电压和延时电压计算得到b相电压相位分量和电压幅值分量。基于电网功率目标值、电网相位分量计算得到a相有功电流目标值和b相有功电流目标值，以及基于电网无功功率目标值和电压幅值分量计算得到a相无功电流目标值和b相无功电流目标值。
119.根据有功电流目标值与电网电流有功分量之间的差值，以及无功电流目标值和电网电流无功分量之间的差值，并经过pi处理，得到a相和b相的有功和无功电流控制信号。获得有功交直流电压前馈信号和无功交直流电压前馈信号，通过计算和坐标变换获得a相调制波信号和b相调制波信号。将调制波信号与三角载波信号进行比较，得到逆变驱动信号，实现逆变器的控制。
120.在一些实施例中，根据电网类型获得逆变驱动信号，包括：当电网为单相两线时，控制逆变器的中线继电器断开。获取电网线电压和电网电流。根据电网线电压和电网电流获得电流控制信号。
121.具体地，逆变器需要识别所连接的电网类型，判断其是否为单相两线电网。这可以通过检测电网的相数、线数以及相电压之间的关系等方式进行判别。对于单相两线电网，逆变器需要将中线继电器断开，不起到中点连接的作用，使得第一相逆变电路与电网的火线连接，而第二相逆变电路与电网的零线连接。
122.进一步地，逆变器需要实时获取电网的线电压和电流信息，以便后续计算和控制操作。这可以通过传感器或测量装置对电网的线电压和电流进行采样和测量来实现。
123.进一步地，通过对电网线电压和电网电流进行处理和计算，逆变器获得电流控制信号。这些控制信号用于控制逆变器的输出电流，以确保逆变器输出与电网相匹配，并满足电网的功率需求。
124.在一些实施例中，根据电网线电压和电网电流获得电流控制信号，包括：将电网线电压进行延时处理，以获得延时电压。这个延时处理可以通过数字滤波器、时钟同步或其他延时算法来实现。通过对电网线电压和延时电压进行运算，可以获得电网线电压相位分量和电网线电压幅值分量。其中，相位分量用于表征电网电压的相位信息，幅值分量用于表征电网电压的幅值信息。根据电网功率目标值、电网线电压相位分量和电网电压幅值分量获得电流目标值。根据电流目标值和电网电流获得电流控制信号。
125.具体地，将电网线电压记为uab，通过将电网线电压延时1/4周期得到虚拟另一轴电压u_belta。根据电网线电压uab和延时电压u_belta，通过如下公式：d=(alpha * cos + belta * sin)；q=(alpha * sin
ꢀ‑ꢀ
belta * cos)；可以计算得到电网线电压相位分量ud和电网线电压幅值分量分量uq。然后，再通过软件锁相环或其他相位检测方法，计算得到角度的正余弦分量ucos、usin。这些分量表示了电网线电压的角度信息。
126.进一步地，利用计算得到的电网线电压相位分量ud和电网线电压幅值分量分量uq，以及通过软件锁相环得到的角度正余弦分量ucos、usin，逆变器可以实现与电网在角度和电压上的同步，从而实现逆变器输出电流与电网电压之间的相位差为180
°
，实现逆变操作。
127.进一步地，逆变器根据预设的电网功率目标值以及电网线电压相位分量和电网电压幅值分量，计算得到电流目标值。这个电流目标值是为了使逆变器输出的电流与电网同
步，并满足电网的功率要求。
128.进一步地，逆变器根据电流目标值和实时获取的电网电流数据，计算得到电流控制信号。电流控制信号用于调节逆变器输出电流，使其与电流目标值相匹配，实现逆变器输出与电网匹配，从而满足电网的功率需求。
129.在一些实施例中，根据电网功率目标值、电网线电压相位分量和电网电压幅值分量获得电流目标值，包括：根据电网有功功率目标值和电网线电压相位分量获得有功电流目标值。以及，根据电网无功功率目标值和电网线电压幅值分量获得无功电流目标值。
130.具体地，将根据电网有功功率目标值记为pobj，电网无功功率目标值记为idobj，有功电流目标值记为iqobj，无功电流目标值记为idobj。根据预设的电网有功功率目标值和电网线电压相位分量，可以通过以下公式来计算有功电流目标值，即有功电流目标值=电网有功功率目标值/电网线电压相位分量。具体公示如下：iqobj=pobj/ud同样地，根据预设的电网无功功率目标值和电网线电压幅值分量，可以通过以下公式来计算无功电流目标值，即无功电流目标值=电网无功功率目标值/电网线电压幅值分量。具体公式如下：idobj=qobj/uq因此，为保证逆变器能够安全稳定运行，需要对目标电流进行限制。获取的电流目标经过电流目标限定模块计算后得到最终使用目标值，可根据需求设定有功优先或无功优先。
131.通过以上方式，控制器可以得到有功电流目标值和无功电流目标值，从而在电网电压正负半周期内控制逆变器的输出电流，实现逆变操作，并实现电网有功功率和无功功率的控制。这样的控制方法可以使逆变器根据电网需求调整输出，满足不同功率需求，保持系统的稳定性和响应性。
132.在一些实施例中，根据电流目标值和电网电流获得电流控制信号，包括：获得电网电流有功分量和电网电流无功分量。将有功电流目标值和电网电流有功分量作差并进行pi处理以获得有功电流控制信号。将无功电流目标值和电网电流无功分量作差并进行pi处理以获得无功电流控制信号。
133.具体地，逆变器实时获取电网电流数据，从中分离出电网电流的有功分量iq和无功分量id。有功分量代表电流中的实际功率部分，而无功分量代表电流中的无功功率部分。
134.进一步地，将有功电流目标值iqobj作为目标与电网电流有功分量iq作差经pi控制，以获得有功电流控制信号iqpiout，从而完成对有功电流的控制。pi控制算法可以根据误差的大小和变化率，调整逆变器输出电流的控制量，从而使实际有功电流逐渐趋近于目标值。
135.进一步地，将无功电流目标值idobj作为目标与电网电流无功分量id作差经pi控制，以获得无功电流控制信号idpiout，从而完成对无功电流的控制。同样地，pi控制算法可以根据误差的大小和变化率，调整逆变器输出电流的控制量，使实际无功电流逐渐趋近于目标值。
136.通过上述控制方法，逆变器可以实时调整输出的有功和无功电流，使其与电流目标值相匹配，从而满足电网的功率需求。通过不断地监测电网电流和电压，逆变器可以实现
对电网电流的动态控制，保持逆变器输出与电网的同步，并根据电网的功率需求，实现有功和无功功率的平衡。
137.在一些实施例中，逆变器从电网中采样可以获得有功交直流电压前馈信号和无功交直流电压前馈信号。这些前馈信号用于在逆变器控制环路中进行补偿，以抑制电容电压偏移和其他不稳定因素，提高逆变器的性能和适应性。计算有功电流控制信号和有功交直流电压前馈信号的第三有功和值，以及，计算无功电流控制信号和无功交直流电压前馈信号的第三无功和值。
138.根据第三有功和值和第三无功和值进行坐标变换获得调制波信号uexe。坐标变换算法可以将电流控制信号转换到逆变器控制环路的特定坐标系中，以方便后续与三角载波信号进行比较。对调制波信号进行取反以获得反向调制波信号-uexe，这个反向调制波信号将与调制波信号相互作用来控制逆变器输出。采用单极性调制方式，将调制波信号、反向调制波信号与三角载波信号进行比较以获得逆变驱动信号。逆变驱动信号用于控制开关管的通断状态，实现对输出电流的调节，从而使逆变器输出的交流电压与电网同步，实现高质量的逆变输出。
139.图4根据本发明一个实施例的电网为单相两线的控制框图，如图4所示，当识别电网类型为单相两线时，获取电网线电压和电网电流。将电网线电压进行延时处理，以获得延时电压。根据电网线电压和延时电压计算得到电网线电压相位分量和电压幅值分量。基于电网功率目标值、电网线电压相位分量和电压幅值分量计算得到有功和无功电流目标值。根据有功和无功电流目标值与电网电流有功和无功分量之间的差值，并经过pi处理，得到有功和无功电流控制信号。获得有功交直流电压前馈信号和无功交直流电压前馈信号，通过计算和坐标变换获得调制波信号和反向调制波信号。将调制波信号、反向调制波信号与三角载波信号进行比较，得到逆变驱动信号，实现逆变器的控制。
140.综上所述，逆变器可以根据电网的有功功率目标值和无功功率目标值，利用前馈信号和坐标变换等方法，计算得到逆变驱动信号，实现对逆变器输出的电流和电压进行精确的控制，确保逆变器与电网同步运行，有效地提高逆变器的控制性能和响应速度。同时，通过根据电压差值对调制波信号进行修正，还可以抑制中点电压偏移，从而提高逆变器的稳定性和可靠性。
141.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
142.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种逆变器，其特征在于，所述逆变器不包括变压器，所述逆变器包括：第一相逆变电路，所述第一相逆变电路的第一端适于与电网的第一相连接；第二相逆变电路，所述第二相逆变电路的第一端适于与所述电网的第二相连接，所述第二相逆变电路的第二端与所述第一相逆变电路的第二端连接于第一节点；中线继电器，所述中线继电器的第一端与所述第一节点连接，所述中线继电器的第二端适于与所述电网的零线连接；控制器，所述控制器用于根据所述电网的类型控制所述第一相逆变电路和所述第二相逆变电路中的开关管，以及根据所述电网的类型控制所述中线继电器的状态。2.根据权利要求1所述的逆变器，其特征在于，所述第一相逆变电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管和第一电感；其中，所述第一开关管的第一端与第一母线连接，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端连接，所述第二开关管的第二端与第二母线连接，所述第一开关管的控制端与所述控制器连接，所述第二开关管的控制端与所述控制器连接，所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第一端之间具有第二节点，所述第二节点通过所述第一电感适于与所述电网的第一相连接；所述第三开关管的第一端与所述第二节点连接，所述第三开关管的第二端与所述第四开关管的第二端连接，所述第三开关管的控制端与所述控制器连接，所述第四开关管的第一端与所述第一节点连接，所述第四开关管的控制端与所述控制器连接。3.根据权利要求2所述的逆变器，其特征在于，所述第二相逆变电路包括：第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管和第二电感；其中，所述第五开关管的第一端与所述第一母线连接，所述第五开关管的第二端与所述第六开关管的第一端连接，所述第五开关管的控制端与所述控制器连接，所述第六开关管的第二端与所述第二母线连接，所述第六开关管的控制端与所述控制器连接，所述第六开关管的第一端与所述第五开关管的第二端之间具有第三节点，所述第三节点通过所述第二电感适于与所述电网的第二相连接；所述第七开关管的第一端与所述第三节点连接，所述第七开关管的第二端与所述第八开关管的第二端连接，所述第七开关管的控制端与所述控制器连接，所述第八开关管的第一端与所述第一节点连接，所述第八开关管的控制端与所述控制器连接。4.根据权利要求3所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器还包括：第一母线电容，所述第一母线电容的第一端与所述第一节点、所述第四开关管的第一端和所述第八开关管的第一端连接，所述第一母线电容的第二端与所述第一母线连接；第二母线电容，所述第二母线电容的第一端与所述第一节点、所述第四开关管的第一端和所述第八开关管的第一端连接，所述第二母线电容的第二端与所述第二母线连接。5.根据权利要求3所述的逆变器，其特征在于，所述逆变器还包括：第一滤波电容，所述第一滤波电容的第一端与所述第一电感的一端连接，所述第一滤波电容的第二端与所述中线继电器的第一端连接；第二滤波电容，所述第二滤波电容的第一端与所述第二电感的一端连接，所述第二滤波电容的第二端与所述中线继电器的第一端连接。6.根据权利要求3所述的逆变器，其特征在于，所述电网为两相三线，所述第一相逆变
电路与所述电网的a相连接，所述第二相逆变电路与所述电网的b相连接，所述中线继电器闭合，所述中线继电器与所述电网的零线连接。7.根据权利要求6所述的逆变器，其特征在于，对于第一相逆变电路，在电网电压正半周期，控制所述第一开关管和所述第三开关管交替通断，控制所述第二开关管断开以及控制所述第四开关管导通，在电网电压负半周期，控制所述第二开关管和所述第四开关管均交替通断，控制所述第一开关管断开以及控制所述第三开关管导通；对于所述第二相逆变电路，在电网电压正半周期，控制所述第五开关管和所述第七开关管均交替通断，控制所述第六开关管断开以及控制所述第八开关管导通，在电网电压负半周期，控制所述第六开关管和所述第八开关管均交替通断，控制所述第五开关管断开以及控制所述第七开关管导通。8.根据权利要求3所述的逆变器，其特征在于，所述电网为单相两线，所述中线继电器断开，所述第一相逆变电路与所述电网的火线连接，所述第二相逆变电路与所述电网零线连接。9.根据权利要求8所述的逆变器，其特征在于，对于第一相逆变电路，在电网电压正半周期，控制所述第一开关管和所述第三开关管均交替通断、所述第二开关管断开以及所述第四开关管导通，在电网电压负半周期，控制所述第二开关管和所述第四开关管均交替通断、所述第一开关管断开以及所述第三开关管导通；对于所述第二相逆变电路，在电网正半周期，控制所述第五开关管和所述第七开关管均交替通断、所述第六开关管断开以及所述第八开关管导通，在电网负半周期，控制所述第六开关管和所述第八开关管均交替通断、所述第五开关管断开以及所述第七开关管导通。10.一种逆变器控制方法，其特征在于，用于权利要求1-9任一项所述的逆变器，所述逆变器控制方法包括：识别电网类型；根据所述电网类型获得逆变驱动信号；根据所述逆变驱动信号控制所述逆变器的第一相逆变电路和第二相逆变电路。11.根据权利要求10所述的逆变器控制方法，其特征在于，根据所述电网类型获得逆变驱动信号，包括：所述电网为两相三线；控制所述逆变器的中线继电器闭合；获取电网a相电压、电网b相电压、电网a相电流和电网b相电流；根据所述电网a相电压、电网b相电压、电网a相电流和电网b相电流获得电流控制信号。12.根据权利要求11所述的逆变器控制方法，其特征在于，根据所述电网a相电压、电网b相电压、电网a相电流和电网b相电流获得电流控制信号，包括：将所述电网a相电压和所述电网b相电压进行延时处理，以获得a相延时电压和b相延时电压；根据所述电网a相电压和所述a相延时电压获得电网a相电压相位分量和电网a相电压幅值分量，以及，根据所述电网b相电压和所述b相延时电压获得电网b相电压相位分量和电
网b相电压幅值分量；根据a相功率目标值、所述电网a相电压相位分量和所述电网a相电压幅值分量获得a相电流目标值，以及，根据b相功率目标值、所述电网b相电压相位分量和所述电网b相电压幅值分量获得b相电流目标值；根据所述a相电流目标值和所述电网a相电流获得a相电流控制信号，以及，根据所述b相电流目标值和所述电网b相电流获得b相电流控制信号。13.根据权利要求12所述的逆变器控制方法，其特征在于，根据a相功率目标值、所述电网a相电压相位分量和所述电网a相电压幅值分量获得a相电流目标值，以及，根据b相功率目标值、所述电网b相电压相位分量和所述电网b相电压幅值分量获得b相电流目标值，包括：根据a相有功功率目标值和所述电网a相电压相位分量获得a相有功电流目标值，以及，根据a相无功功率目标值和所述电网a相电压幅值分量获得a相无功电流目标值；根据b相有功功率目标值和所述电网b相电压相位分量获得b相有功电流目标值，以及，根据b相无功功率目标值和所述电网b相电压幅值分量获得b相无功电流目标值。14.根据权利要求13所述的逆变器控制方法，其特征在于，根据所述a相电流目标值和所述电网a相电流获得a相电流控制信号，以及，根据所述b相电流目标值和所述电网b相电流获得b相电流控制信号，包括：获得电网a相电流有功分量和电网a相电流无功分量，以及，获得电网b相电流有功分量和电网b相无功分量；将所述a相有功电流目标值和所述电网a相电流有功分量作差并进行pi处理以获得a相有功电流控制信号，以及，将所述a相无功电流目标值和所述电网a相电流无功分量作差并进行pi处理以获得a相无功电流控制信号；将所述b相有功电流目标值和所述电网b相电流有功分量作差并进行pi处理以获得b相有功电流控制信号，以及，将所述b相无功电流目标值和所述电网b相电流无功分量作差并进行pi处理以获得b相无功电流控制信号。15.根据权利要求14所述的逆变器控制方法，其特征在于，所述逆变器控制方法还包括：获得a相交直流电压前馈信号，以及，获得b相交直流电压前馈信号；根据所述a相电流控制信号和所述a相交直流电压前馈信号获得a相逆变驱动信号，以及，根据所述b相电流控制信号和所述b相交直流电压前馈信号获得b相逆变驱动信号。16.根据权利要求15所述的逆变器控制方法，其特征在于，根据所述a相电流控制信号和所述a相交直流电压前馈信号获得a相逆变驱动信号，以及，根据所述b相电流控制信号和所述b相交直流电压前馈信号获得b相逆变驱动信号，包括：获得所述a相有功电流控制信号与a相有功交直流电压前馈信号的第一有功和值，以及，获得所述a相无功电流控制信号与a相无功交直流电压前馈信号的第一无功和值；获得所述b相有功电流控制信号与b相有功交直流电压前馈信号的第二有功和值，以及，获得所述b相无功电流控制信号与b相无功交直流电压前馈信号的第二无功和值；根据所述第一有功和值和所述第一无功和值进行坐标变换获得a相调制波信号，以及根据所述第二有功和值和所述第二无功和值进行坐标变换获得b相调制波信号；
将所述a相调制波信号、所述b相调制波信号与三角载波信号进行比较以获得a相逆变驱动信号和b相逆变驱动信号。17.根据权利要求16所述的逆变器控制方法，其特征在于，所述逆变器控制方法还包括：获取所述逆变器的第一母线电容的第一电容电压和第二母线电容的第二电容电压；获得所述第一电容电压与所述第二电容电压的电压差值；根据所述电压差值对所述a相调制波信号和所述b相调制波信号进行修正。18.根据权利要求10所述的逆变器控制方法，其特征在于，根据所述电网类型获得逆变驱动信号，包括：所述电网为单相两线；控制所述逆变器的中线继电器断开；获取电网线电压和电网电流；根据所述电网线电压和所述电网电流获得电流控制信号。19.根据权利要求18所述的逆变器控制方法，其特征在于，根据所述电网线电压和所述电网电流获得电流控制信号，包括：将所述电网线电压进行延时处理，以获得延时电压；根据所述电网线电压和所述延时电压获得电网线电压相位分量和电网线电压幅值分量；根据电网功率目标值、所述电网线电压相位分量和所述电网线电压幅值分量获得电流目标值；根据所述电流目标值和所述电网电流获得所述电流控制信号。20.根据权利要求19所述的逆变器控制方法，其特征在于，根据电网功率目标值、所述电网线电压相位分量和所述电网线电压幅值分量获得电流目标值，包括：根据电网有功功率目标值和所述电网线电压相位分量获得有功电流目标值；以及，根据电网无功功率目标值和所述电网线电压幅值分量获得无功电流目标值。21.根据权利要求20所述的逆变器控制方法，其特征在于，根据所述电流目标值和所述电网电流获得所述电流控制信号，包括：获得电网电流有功分量和电网电流无功分量；将所述有功电流目标值和所述电网电流有功分量作差并进行pi处理以获得有功电流控制信号；将所述无功电流目标值和所述电网电流无功分量作差并进行pi处理以获得无功电流控制信号。22.根据权利要求21所述的逆变器控制方法，其特征在于，所述逆变器控制方法还包括：获得有功交直流电压前馈信号和无功交直流电压前馈信号；计算所述有功电流控制信号和所述有功交直流电压前馈信号的第三有功和值，以及，计算所述无功电流控制信号和所述无功交直流电压前馈信号的第三无功和值；根据所述第三有功和值和所述第三无功和值进行坐标变换获得调制波信号；对所述调制波信号进行取反以获得反向调制波信号；
将所述调制波信号、所述反向调制波信号与三角载波信号进行比较以获得逆变驱动信号。

技术总结
本发明公开了一种逆变器和逆变器控制方法，其中，逆变器不包括变压器，逆变器包括：第一相逆变电路，第一相逆变电路的第一端适于与电网的第一相连接；第二相逆变电路，第二相逆变电路的第一端适于与电网的第二相连接，第二相逆变电路的第二端与第一相逆变电路的第二端连接于第一节点；中线继电器，中线继电器的第一端与第一节点连接，中线继电器的第二端适于与电网的零线连接；控制器，控制器用于根据电网的类型控制第一相逆变电路和第二相逆变电路中的开光管，以及根据电网的类型控制中线继电器的状态。本发明的逆变器无需采用变压器，简化了逆变器的结构，降低了成本，能够在不同类型的电网中兼容使用，适用性强，满足不同地区和负载需求。地区和负载需求。地区和负载需求。


技术研发人员：景剑飞
受保护的技术使用者：深圳闻储创新科技有限公司
技术研发日：2023.08.24
技术公布日：2023/9/19