本发明涉及储能逆变器，特别涉及一种三电平buck-boost电路控制系统及方法。
背景技术：
1、在光伏储能逆变器系统中，当光伏组件pv能量充足，为本地负载提供能量后的多余能量，可通过充放电路的充电存储到储能电池中；当pv所提供的能量不足以为本地负载提供所需的能量时，储能电池可通过充放电路的放电为本地负载提供能量；当然电网也可经网侧逆变器和充放电路的控制为储能电池进行充电。
2、三电平buck-boost电路充当储能逆变系统中的充放电路时，由于开关管的导通与关断存在差异，使得三电平buck-boost电路的正半母线电压与负半母线电压出现不均，这会降低系统的稳定性和可靠性；另电池充放电过程中的动态响应速度，会直接影响光伏储能逆变器系统中直流母线电压的高低变化程度，若响应速度过慢，则会导致储能逆变器工作状态切换过程中出现过低的直流母线电压或过高的直流母线电压，过高的直流母线电压会击穿光伏储能逆变器电路中的开关管而损坏，相应过低的直流母线电压会导致网侧波形的畸变。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制系统及方法，解决了背景技术中的问题，并提高系统的稳定性和可靠性。
2、本发明的目的是这样实现的：一种储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制系统，其特征在于，包括三电平buck-boost电路、电池电压前馈发生器、母线中点均衡前馈发生器、电压电流双闭环控制器、pwm发生器、驱动电路和调理电路；
3、所述调理电路的输入端连接三电平buck-boost电路，调理电路的输出端连接电池电压前馈发生器的输入端、母线中点均衡前馈发生器的输入端、电压电流双闭环控制器的输入端；
4、所述电压电流双闭环控制器的输出端、电池电压前馈发生器的输出端、母线中点均衡前馈发生器的输出端连接pwm发生器的输入端；
5、所述pwm发生器的输出端连接驱动电路的输入端；
6、所述驱动电路控制三电平buck-boost电路中的开关管动作。
7、作为本发明所述储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制系统的优选技术方案，所述电压电流双闭环控制器包括两个减法器和两个pi调节器。
8、作为本发明所述储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制系统的优选技术方案，所述电压电流双闭环控制器的输出端、电池电压前馈发生器的输出端、母线中点均衡前馈发生器的输出端经两个加法器和一个减法器连接pwm发生器的输入端，所述电压电流双闭环控制器的输出端与电池电压前馈发生器的输出端接一个加法器后有两个输出端，其中一个输出端与母线中点均衡前馈发生器的输出端经减法器连接pwm发生器的输入端，另一个输出端与母线中点均衡前馈发生器的输出端经另一个加法器连接pwm发生器的输入端。
9、一种储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制方法，包括：
10、实时采集三电平buck-boost电路的正半母线电容电压vdc1、负半母线电容电压vdc2、储能电池电压vbat和储能电池电流ibat；
11、正半母线电容电压vdc1与负半母线电容电压vdc2经调理电路后相应得到正半母线电容电压采样值udc1与负半母线电容电压采样值udc2；
12、所述正半母线电容电压采样值udc1与负半母线电容电压采样值udc2相加得到母线电压采样值vbusf，所述母线电压采样值vbusf和电池电压采样值vbatf送到电池电压前馈发生器，所述电池电压前馈发生器输出基于电池电压的占空比信号dutyubat；
13、所述正半母线电容电压采样值udc1与负半母线电容电压采样值udc2送到母线中点均衡前馈发生器，所述母线中点均衡前馈发生器输出基于母线中点均衡的占空比信号dutyudc；
14、所述储能电池电压vbat和所述储能电池电流ibat经调理电路后送到电压电流双闭环控制器，所述电压电流双闭环控制器输出基于电压电流双闭环控制的占空比信号dutycon；
15、所述基于电池电压的占空比信号dutyubat、基于母线中点均衡的占空比信号dutyudc、基于电压电流双闭环控制的占空比信号dutycon处理后输出正半母线开关管的占空比信号dutyp和负半母线开关管的占空比信号dutyn；
16、所述正半母线开关管的占空比信号dutyp和所述负半母线开关管的占空比信号dutyn均送到pwm发生器，所述pwm发生器生成开关管脉冲控制信号，所述开关管脉冲控制信号经驱动电路后产生开关管驱动信号，所述开关管驱动信号用以控制三电平buck-boost电路中开关管的导通和关断。
17、作为本发明所述储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制方法的优选技术方案，基于电压电流双闭环控制的占空比信号dutycon输出的具体方法为：
18、所述储能电池电压vbat经调理电路后的电池电压采样值vbatf送到减法器与储能电池电压给定值vbat_ref作差得到电池电压误差信号err_vbat，所述电池电压误差信号err_vbat送到电池电压pi调节器，由所述电池电压pi调节器输出电流参考信号ibat_ref，
19、所述储能电池电流ibat经调理电路后的电池电流采样值ibatf送到减法器与所述电流参考信号ibat_ref作差得到电池电流误差信号err_ibat，所述电池电流误差信号err_ibat送到电池电流pi调节器，由所述电流pi调节器输出基于电压电流双闭环控制的占空比信号dutycon。
20、作为本发明所述储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制方法的优选技术方案，正半母线开关管的占空比信号dutyp和负半母线开关管的占空比信号dutyn的输出方法具体为：
21、所述基于电池电压的占空比信号dutyubat和基于电压电流双闭环控制的占空比信号dutycon送到加法器得到的信号分两路，一路与所述的基于母线中点均衡的占空比信号dutyudc作差得到正半母线开关管的占空比信号dutyp，另一路与所述的基于母线中点均衡的占空比信号dutyudc相加得到负半母线开关管的占空比信号dutyn；
22、作为本发明所述储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制方法的优选技术方案，电池电压前馈发生器输出基于电池电压的占空比信号dutyubat具体方法为：在所述的电池电压前馈发生器中，由所述电池电压采样值vbatf除以所述母线电压采样值vbusf得到了基于电池电压的前馈占空比信号dutyubat。
23、作为本发明所述储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制方法的优选技术方案，母线中点均衡前馈发生器中生成母线中点均衡的占空比信号dutyudc的具体方法为：母线中点均衡前馈发生器中，由所述正半母线电容电压采样值udc1与负半母线电容电压采样值udc2作差形成正负母线电容电压误差信号δudc，所述正负母线电容电压误差信号δudc经母线均压pi调节器后输出基于母线中点均衡的占空比信号dutyudc。
24、作为本发明所述储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制方法的优选技术方案，pwm发生器生成开关管脉冲控制信号的具体方法为：
25、正半母线开关管的占空比信号dutyp和负半母线开关管的占空比信号dutyn经pwm发生器生成4个开关管脉冲控制信号pwm1a、pwm1b、pwm2a、pwm2b，pwm发生器由4个比较器构成，由cpu经程序配置构成，对正负母线的buck-boost电路采用了交错控制，正半母线开关管的占空比信号dutyp与载波vca1经两比较器分别形成互补的pwm1a、pwm1b，负半母线开关管的占空比信号dutyn与载波vca2经另两比较器分别形成互补的pwm2a、pwm2b，4个开关管脉冲控制信号pwm1a、pwm1b、pwm2a、pwm2b再经驱动电路形成三电平buck-boost电路中开关管的驱动信号。
26、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
27、本发明采用三电平buck-boost电路作为储能逆变器中的充放电路，经电压电流双闭环实现电池充放电路的稳定控制的同时，通过所述的基于电池电压的前馈占空比信号可实现电池充放电路的快速动态响应速度，通过所述的基于母线中点均衡的占空比信号可确保储能逆变器中三电平buck-boost电路直流母线两电容的电压均衡，本发明提高了储能系统中充放电电路的动态响应速度，确保了基于三电平buck-boost充放电路的直流母线中两电容的均压，有助于储能逆变器系统中三电平buck-boost电路的稳定、可靠工作，从而保障储能逆变系统参与现代电网建设和发挥作用，促进智能电网的发展。本发明的双前馈控制，采用数字控制，程序所占资源少，无须额外硬件，故具有高性价比，适合工程应用。
28、所公开的储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制策略，不仅可应用在基于三电平buck-boost充放电路的储能系统中，还可用在其它三电平电路的工程实践中。本发明的优点还将在后续陈述中继续说明。
1.一种储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制系统，其特征在于，包括三电平buck-boost电路、电池电压前馈发生器、母线中点均衡前馈发生器、电压电流双闭环控制器、pwm发生器、驱动电路和调理电路；
2.根据权利要求1所述的储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制系统，其特征在于，所述电压电流双闭环控制器包括两个减法器和两个pi调节器。
3.根据权利要求1所述的储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制系统，其特征在于，所述电压电流双闭环控制器的输出端、电池电压前馈发生器的输出端、母线中点均衡前馈发生器的输出端经两个加法器和一个减法器连接pwm发生器的输入端，所述电压电流双闭环控制器的输出端与电池电压前馈发生器的输出端接一个加法器后有两个输出端，其中一个输出端与母线中点均衡前馈发生器的输出端经减法器连接pwm发生器的输入端，另一个输出端与母线中点均衡前馈发生器的输出端经另一个加法器连接pwm发生器的输入端。
4.一种储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制方法，其特征在于，基于电压电流双闭环控制的占空比信号dutycon输出的具体方法为：
6.根据权利要求5所述的储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制方法，其特征在于，正半母线开关管的占空比信号dutyp和负半母线开关管的占空比信号dutyn的输出方法具体为：
7.根据权利要求6所述的储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制方法，其特征在于，电池电压前馈发生器输出基于电池电压的占空比信号dutyubat具体方法为：在所述的电池电压前馈发生器中，由所述电池电压采样值vbatf除以所述母线电压采样值vbusf得到了基于电池电压的前馈占空比信号dutyubat。
8.根据权利要求7所述的储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制方法，其特征在于，母线中点均衡前馈发生器中生成母线中点均衡的占空比信号dutyudc的具体方法为：母线中点均衡前馈发生器中，由所述正半母线电容电压采样值udc1与负半母线电容电压采样值udc2作差形成正负母线电容电压误差信号 ，所述正负母线电容电压误差信号经母线均压pi调节器后输出基于母线中点均衡的占空比信号dutyudc。
9.根据权利要求8所述的储能逆变器中三电平buck-boost电路双前馈控制方法，其特征在于，pwm发生器生成开关管脉冲控制信号的具体方法为：
