不平衡工况下并联三相四桥臂逆变器的双下垂控制方法技术

本发明专利技术公开了一种不平衡工况下并联三相四桥臂逆变器的双下垂控制方法，利用对称分量法将逆变器输出电流分解为正序电流分量和负序电流分量，然后对正序电流分量和负序电流分量分别进行双下垂控制，并对并联三相四桥臂逆变器利用桥臂控制对前三桥臂与第四桥臂分别进行控制。并联三相四桥臂逆变器的前三桥臂由逆变器输出电压、正序电流分量和负序电流分量利用双下垂控制进行控制的，第四桥臂由第四桥臂电流即中线电流进行控制。本发明专利技术在不平衡工况下可以输出平衡电压；并联三相四桥臂逆变器的输出电流可以按容量分配；控制方法简单易行，且与传统的三相逆变器的控制相兼容；在新能源等领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
不平衡工况下并联三相四桥臂逆变器的双下垂控制方法
本专利技术涉及电力电子功率变换器调制控制领域，尤其是一种不平衡工况下并联三相四桥臂逆变器的运行及其控制方法。
技术介绍
目前在并联系统中人们研究最为广泛的是三相三桥臂逆变器并联系统，但是在实际生活中，需要逆变器具有同时向平衡负载、不平衡负载、线性负载和非线性负载供电的能力，而传统的三相三桥臂逆变器带不平衡负载时会造成输出电压不平衡的现象。此时需要输出具有共地端，即要求三相四线输出。三相四桥臂逆变器以其优越性受到人们的广泛的关注和应用，三相四桥臂逆变器是在普通三桥臂逆变器的基础上增加一个桥臂控制中性点电压从而产生三相独立电压，具有带不平衡负载的能力。该拓扑具有直流电压利用率高，直流侧输入电容小等优点。当三相四桥臂逆变器带不平衡负载时，不仅需要对逆变器正序电流进行控制，实现正序电流按逆变器容量分配，还需要实现逆变器负序电流和零序电流按逆变器容量分配。而常规的三相三桥臂逆变器并联系统只可以带平衡负载而不可以带不平衡负载，因此系统中没有负序电流和零序电流，此时，只需完成对正序电流的控制即可，不需要对负序电流和零序电流进行控制。因此，并联三相四桥臂逆变器系统的控制重点是实现逆变器负序和零序电流的控制。目前，对并联三相四桥臂逆变器的控制主要有以下几种控制方法：①采用中央控制器控制逆变器交流母线电压，并通过CAN通信将电流指令分配到各个并联逆变器中，从而实现在不平衡工况下各个并联三相四桥臂逆变器的稳定运行，但是这类控制方法需要通信线进行信息传输；②采用正序功率下垂控制与负序、零序虚拟阻抗的电流均分策略相结合的控制实现对并联三相四桥臂逆变器的控制；③采用传统的下垂控制将逆变器输出功率经过低通滤波器再经过下垂控制和三维空间矢量调制对并联三相四桥臂器进行控制，但是此方法忽略了负序电流分量和零序电流分量对系统造成的影响。上述控制策略虽然能够实现并联三相四桥臂逆变器的稳定运行，但造成并联三相四桥臂逆变器的调制和控制复杂，导致系统可靠性降低以致影响了该类逆变器的推广及使用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种实现对并联三相四桥臂逆变器正负序电流和零序电流的控制、易于兼容的不平衡工况下并联三相四桥臂逆变器的双下垂控制方法。为实现上述目的，采用了以下技术方案：本专利技术所述三相四桥臂逆变器是由直流电压源Vdc1、三相四桥臂逆变器、LC滤波器、线路阻抗Zline1和负载R依次连接构成的一组逆变器系统，所述并联三相四桥臂结构是将每一组逆变器系统依次级联构成；所述控制方法分为两部分：第一部分为并联三相四桥臂逆变器的前三桥臂的控制，对逆变器输出电压和正序电流分量使用下垂控制和内环调节，对负序电流分量在负同步旋转坐标系下进行变换得到直流量再与逆变器的电压进行功率计算得到类功率，类功率再经过下垂控制和内环调节，两个下垂控制生成的调制波作为并联三相四桥臂逆变器前三桥臂的调制波来控制并联三相四桥臂逆变器的前三桥臂，实现正序电流和负序电流的分配；第二部分为并联三相四桥臂逆变器的第四桥臂的控制，对第四桥臂电流进行积分控制再经过虚拟阻抗获得第四桥臂的调制信号来控制第四桥臂。进一步的，所述并联三相四桥臂结构由三相四桥臂逆变器A和三相四桥臂逆变器B并联组成；所述三相四桥臂逆变器A由直流电压源Vdc1、第一开关管Sa1、第二开关管Sa2、第三开关管Sa3、第四开关管Sa4、第五开关管Sa5、第六开关管Sa6、第七开关管Sa7、第八开关管Sa8、第一电感La1、第二电感Lb1、第三电感Lc1、第四电感Ln1、第一电容Ca1、第二电容Cb1、第三电容Cc1、第一阻抗ZLa1、第二阻抗ZLb1、第三阻抗ZLc1、第四阻抗ZLn1、第一负载Ra、第二负载Rb、第三负载Rc组成；直流电压源Vdc1的正极分别与第一开关管Sa1、第三开关管Sa3、第五开关管Sa5、第七开关管Sa7的集电极相连，直流电压源Vdc1的负极分别与第二开关管Sa2、第四开关管Sa4、第六开关管Sa6、第八开关管Sa8的发射极相连；第一开关管Sa1的发射极与第二开关管Sa2的集电极相连后与第一电感La1的一端相连组成第一桥臂，第一电感La1的另一端分别与第一阻抗ZLa1的一端、第一电容Ca1的一端相连，第一阻抗ZLa1的另一端与第一负载Ra的一端相连，第一负载Ra的另一端分别与第二负载Rb、第三负载Rc、第四阻抗ZLn1相连，第一电容Ca1的另一端分别与第二电容Cb1、第三电容Cc1、第四电感Ln1一端、第四阻抗另一端相连；第三开关管Sa3的发射极与第四开关管Sa4的集电极相连后与第二电感Lb1的一端相连组成第二桥臂，第二电感Lb1的另一端分别与第二阻抗ZLb1的一端、第二电容Cb1的一端相连，第二阻抗ZLb1的另一端与第二负载Rb的一端相连，第二负载Rb的另一端分别与第一负载Ra、第三负载Rc、第四阻抗ZLn1相连；第二电容Cb1的另一端分别与第一电容Ca1、第三电容Cc1、第四电感Ln1一端、第四阻抗ZLn1另一端相连；第五开关管Sa5的发射极与第六开关管Sa6的集电极相连后与第三电感Lc1的一端相连组成第三桥臂，第三电感Lc1的另一端分别与第三阻抗ZLc1的一端、第三电容Cc1的一端相连，第三阻抗ZLc1的另一端与第三负载Rc的一端相连，第三负载Rc的另一端分别与第一负载Ra、第二负载Rb、第四阻抗ZLn1相连；第三电容Cc1的另一端分别与第一电容Ca1、第二电容Cb1、第四电感Ln1一端、第四阻抗ZLn1另一端相连；第七开关管Sa7的发射极与第八开关管Sa8的集电极相连后与第四电感Ln1的一端相连组成第四桥臂，第四电感Ln1的另一端分别与第四阻抗ZLn1、第一电容Ca1、第二电容Cb1、第三电容Cc1的一端相连，第四阻抗ZLn1的另一端分别与第一负载Ra、第二负载Rb、第三负载Rc的一端相连；所述三相四桥臂逆变器B由直流电压源Vdc2、第一开关管Sb1、第二开关管Sb2、第三开关管Sb3、第四开关管Sb4、第五开关管Sb5、第六开关管Sb6、第七开关管Sb7、第八开关管Sb8、第一电感La2、第二电感Lb2、第三电感Lc2、第四电感Ln2、第一电容Ca2、第二电容Cb2、第三电容Cc2、第一阻抗ZLa2、第二阻抗ZLb2、第三阻抗ZLc2、第四阻抗ZLn2组成；直流电压源Vdc2的正极分别与第一开关管Sb1、第三开关管Sb3、第五开关管Sb5、第七开关管Sb7的集电极相连，直流电压源Vdc2的负极分别与第二开关管Sb2、第四开关管Sb4、第六开关管Sb6、第八开关管Sb8的发射极相连；第一开关管Sb1的发射极与第二开关管Sb2的集电极相连后与第一电感La2的一端相连组成第一桥臂，第一电感La2的另一端分别与第一阻抗ZLa2的一端、第一电容Ca2的一端相连，第一阻抗ZLa2的另一端分别与第一负载Ra的一端、逆变器A中第一阻抗ZLa1的一端相连，第一电容Ca2的另一端分别与第二电容Cb2、第三电容Cc2、第四电感Ln1一端、第四阻抗ZLn2一端相连；第三开关管Sb3的发射极与第四开关管Sb4的集电极相连后与第二电感Lb2的一端相连组成第二桥臂，第二电感Lb2的另一端分别与第二阻抗ZLb2的一端、第二电容Cb2的一端相连，第二阻抗ZLb2的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不平衡工况下并联三相四桥臂逆变器的双下垂控制方法，其特征在于：所述三相四桥臂逆变器是由直流电压源V

【技术特征摘要】
1.一种不平衡工况下并联三相四桥臂逆变器的双下垂控制方法，其特征在于：所述三相四桥臂逆变器是由直流电压源Vdc1、三相四桥臂逆变器、LC滤波器、线路阻抗Zline1和负载R依次连接构成的一组逆变器系统，所述并联三相四桥臂结构是将每一组逆变器系统依次级联构成；所述控制方法分为两部分：第一部分为并联三相四桥臂逆变器的前三桥臂的控制，对逆变器输出电压和正序电流分量使用下垂控制和内环调节，对负序电流分量在负同步旋转坐标系下进行变换得到直流量再与逆变器的电压进行功率计算得到类功率，类功率再经过下垂控制和内环调节，两个下垂控制生成的调制波作为并联三相四桥臂逆变器前三桥臂的调制波来控制并联三相四桥臂逆变器的前三桥臂，实现正序电流和负序电流的分配；第二部分为并联三相四桥臂逆变器的第四桥臂的控制，对第四桥臂电流进行积分控制再经过虚拟阻抗获得第四桥臂的调制信号来控制第四桥臂。2.根据权利要求1所述的不平衡工况下并联三相四桥臂逆变器的双下垂控制方法，其特征在于：所述并联三相四桥臂结构由三相四桥臂逆变器A和三相四桥臂逆变器B并联组成；所述三相四桥臂逆变器A由直流电压源Vdc1、第一开关管Sa1、第二开关管Sa2、第三开关管Sa3、第四开关管Sa4、第五开关管Sa5、第六开关管Sa6、第七开关管Sa7、第八开关管Sa8、第一电感La1、第二电感Lb1、第三电感Lc1、第四电感Ln1、第一电容Ca1、第二电容Cb1、第三电容Cc1、第一阻抗ZLa1、第二阻抗ZLb1、第三阻抗ZLc1、第四阻抗ZLn1、第一负载Ra、第二负载Rb、第三负载Rc组成；直流电压源Vdc1的正极分别与第一开关管Sa1、第三开关管Sa3、第五开关管Sa5、第七开关管Sa7的集电极相连，直流电压源Vdc1的负极分别与第二开关管Sa2、第四开关管Sa4、第六开关管Sa6、第八开关管Sa8的发射极相连；第一开关管Sa1的发射极与第二开关管Sa2的集电极相连后与第一电感La1的一端相连组成第一桥臂，第一电感La1的另一端分别与第一阻抗ZLa1的一端、第一电容Ca1的一端相连，第一阻抗ZLa1的另一端与第一负载Ra的一端相连，第一负载Ra的另一端分别与第二负载Rb、第三负载Rc、第四阻抗ZLn1相连，第一电容Ca1的另一端分别与第二电容Cb1、第三电容Cc1、第四电感Ln1一端、第四阻抗ZLn1另一端相连；第三开关管Sa3的发射极与第四开关管Sa4的集电极相连后与第二电感Lb1的一端相连组成第二桥臂，第二电感Lb1的另一端分别与第二阻抗ZLb1的一端、第二电容Cb1的一端相连，第二阻抗ZLb1的另一端与第二负载Rb的一端相连，第二负载Rb的另一端分别与第一负载Ra、第三负载Rc、第四阻抗ZLn1相连；第二电容Cb1的另一端分别与第一电容Ca1、第三电容Cc1、第四电感Ln1一端、第四阻抗ZLn1另一端相连；第五开关管Sa5的发射极与第六开关管Sa6的集电极相连后与第三电感Lc1的一端相连组成第三桥臂，第三电感Lc1的另一端分别与第三阻抗ZLc1的一端、第三电容Cc1的一端相连，第三阻抗ZLc1的另一端与第三负载Rc的一端相连，第三负载Rc的另一端分别与第一负载Ra、第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫朝阳，白鹤，张喆，朱树山，孙喆，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13