一种T型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法技术

本发明专利技术所采用的技术方案是，一种T型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法，根据主逆变器的运行状态，从逆变器包含了两种运行方式，具体如下：主逆变器正常运行时，故障检测开关S打至0档位，主逆变器采用电压电流双环控制，保证输出交流母线上电压有效值恒定，同时保证主、从逆变器的中点电位平衡，此时从逆变器工作运行方式保证两台逆变器的功率均分以及并联间零序环流的抑制；主逆变器出现故障切除时，故障检测开关S打至1档位，此时从逆变器切换运行方式可单独运行，保证系统不间断供电及其中点电位平衡。本发明专利技术系统工作运行方式清晰，逆变输出电压更稳定，响应速度更快。

【技术实现步骤摘要】
一种T型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法
本专利技术属于逆变电源并联供电
，涉及一种T型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法。
技术介绍
由于开关管电流应力的限制，单台逆变电源的容量受限，已无法满足高压大功率应用场合的要求。对于大功率应用场合如空调系统、地铁轨道交通、分布式发电系统等，逆变电源并联将成为能量变换的主流装置。常用的逆变电源并联控制中主从控制方式原理相对简单，易实现且均流效果好，但其可靠性和实用性不高，难以真正实现动态冗余。而现有的主从冗余控制，虽能提高系统的可靠性，但主从逆变器切换的控制电路较为复杂，且可能会造成输出电压波动，影响系统的正常运行。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种T型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法，解决了主从逆变器切换的控制电路会造成输出电压波动的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种T型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法，根据主逆变器的运行状态，从逆变器包含了两种运行方式，具体如下：主逆变器正常运行时，故障检测开关S打至0档位，此时从逆变器运行方式的具体步骤：步骤1，主逆变器将其电压调节器的输出参考电流idref、iqref通过串行通信传送给从逆变器，从逆变器接收并作为电流环的给定；步骤2，采集从逆变器输出的三相电感电流iLa2、iLb2、iLc2，经abc/dq变换得到iLd2、iLq2，作为电流环的反馈；步骤3，将所述电流参考值idref、iqref与电感电流反馈信号iLd2、iLq2作差，并经过电流调节器处理，得到udr、uqr，经dq/abc变换得到三相正弦信号uar、ubr、ucr；步骤4，采集从逆变器输出的三相电流ia2、ib2、ic2，相加得到零序环流iz，用0与iz作差，并经常规的准比例谐振调节器处理，得到零序环流注入分量uz，将uz分别与三相正弦信号uar、ubr、ucr相加，得到最终的从逆变器三相调制信号ua、ub、uc；步骤5，三相调制信号ua、ub、uc经过SPWM调制模块后再经驱动电路驱动从逆变器运转；主逆变器出现故障切除时，故障检测开关S打至1档位，此时从逆变器运行方式的具体步骤：步骤1，采集三相负载电压uga、ugb、ugc及从逆变器输出的三相电感电流信号iLa2、iLb2、iLc2，经abc/dq变换得到ugd、ugq及iLd2、iLq2分别作为电压环及电流环的反馈；步骤2，将电压外环的给定值udref、uqref与电压反馈值ugd、ugq作差，得到Δude、Δuqe，并经自调整比例积分调节器处理，得到idref′、iqref′，作为电流环的给定信号；步骤3，将电流给定信号idref′、iqref′与电流反馈信号iLd2、iLq2作差，并经过电流调节器处理，得到udr、uqr，经dq/abc变换得到三相正弦信号uar、ubr、ucr；步骤4，采集上下两电容C21、C22两端的电压并作差，得到从逆变器中点的电位差ΔuO，将0与ΔuO作差，并经常规的比例积分调节器处理，得到中点电位平衡控制输出分量uO，将中点电位平衡控制输出分量uO分别与三相正弦信号uar、ubr、ucr相加，得到最终的调制信号ua、ub、uc；步骤5，最后三相调制信号ua、ub、uc经过SPWM调制模块后再经驱动电路驱动从逆变器运转。本专利技术的特点还在于，主逆变器出现故障切除时，运行步骤2中从逆变器可自动切换成主逆变器的运行模式，且从逆变器电压外环采用了自调整比例积分调节。主逆变器采用电压电流双环控制。主逆变器出现故障切除时，从逆变器运行方式步骤4中单独运行的从逆变器加入了保证单台T型三电平逆变器的稳定输出的中点电位平衡模块。主逆变器正常运行时和主逆变器故障时的步骤3中，电流调节器为常规的比例积分调节器、预测电流调节器或无差拍调节器中的一种。主逆变器出现故障切除时，故障检测开关S打至1档位，从逆变器的运行方式中步骤2具体为：步骤2.1，求取电压外环的给定值udref、uqref；步骤2.2，将电压给定值udref、uqref与采集的输出电压反馈值ugd、ugq作差，得到电压差Δude、Δuqe；步骤2.3，电压差Δude、Δuqe经自调整比例积分调节器处理，得到idref′、iqref′，作为电流环的给定信号。步骤2.3中电压外环采用自调整比例积分调节器处理电压差Δude、Δuqe的具体方法为：A，当主逆变器出现故障切除时刻逆变器输出电压会发生严重跌落，即此时电压差Δude或Δuqe较大，需实时比较Δude、Δuqe与Δuemax的大小来自调整比例积分系数；其中，Δuemax为输出电压允许跌落的上限值为最大电压差，即为给定电压幅值的0.5％；令Δue＝max(Δude,Δuqe)，则自调整比例积分调节器的表达式为：其中，kP、kI为稳定运行时电压环的比例积分系数，k1、k2为常数；随着Δue与Δuemax差值的增大，电压环的比例系数会随之增大、积分系数会随之减小，从而提高系统响应速度，保证逆变器的输出电压质量；B，进而可得到随比例积分系数自调整而变化的idref′、iqref′作为电流环的给定信号：本专利技术的有益效果是，针对两台T型三电平逆变电源主从并联系统，给出了从逆变器的两种运行方式，以保证系统的不间断供电。从逆变器可通过实时检测主逆变器的故障信号，来判断是否切换其运行方式。当主逆变器未发生故障时，保留传统主从控制的特性，此时从逆变器的运行方式可保证两台逆变器的功率均分以及并联间零序环流的抑制；一旦主逆变器出现故障，从逆变器会切换运行方式，由单电流环切换为电压电流双闭环运行模式，保证稳定的输出电压，并兼顾平衡中点电位的功能，实现逆变器不间断供电的能力。同时为了确保主逆变器在故障切除时刻逆变输出电压跌落在要求的范围内，达到快速平滑切换，从逆变器电压外环采用了自调整比例积分控制，以保证逆变器并联系统即使主逆变器故障也能为负载提供稳定不间断的电源。具有非常广阔的市场应用前景。附图说明图1是本专利技术一种T型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法的两台T型三电平逆变电源并联的电路结构示意图；图2是本专利技术一种T型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法从逆变器的两种运行方式相互切换的控制原理框图；图3是本专利技术一种T型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法中从逆变器第二种运行方式下电压环自调整比例积分系数的具体工作流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术是一种T型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法，所依赖的两台T型三电平逆变电源并联拓扑结构，如图1所示，包括一个直流电源，直流电源经过逆变器、滤波器以及传输线路后并入公共交流母线，然后从公共交流母线向负载供电，负载可以是感性、容性、阻性或非线性。本专利技术中主逆变器采用电压电流双环控制，保证输出交流母线上电压有效值恒定，同时保证主、从逆变器的中点电位平衡。而从逆变器包含两种运行方式，通过实时检测主逆变器的故障信号，来判断是否切换其运行方式。两种运行方式切换的具体控制框图如图2所示，当主逆变器正常运行时，故障检测开关S打至0档位，此时从逆变器工作的运行方式，保证两台逆变器的功率均分以及并联间零序环流的抑制；当主逆变器出现故障切除时，故障检测开关S打至1档位，此时从逆变器切换运行方式，可单独运行，保证系统不间断供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种T型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法，其特征在于，根据主逆变器的运行状态，从逆变器包含了两种运行方式，具体如下：主逆变器正常运行时，故障检测开关S打至0档位，此时从逆变器运行方式的具体步骤：步骤1，主逆变器将其电压调节器的输出参考电流idref、iqref通过串行通信传送给从逆变器，从逆变器接收并作为电流环的给定；步骤2，采集从逆变器输出的三相电感电流iLa2、iLb2、iLc2，经abc/dq变换得到iLd2、iLq2，作为电流环的反馈；步骤3，将所述电流参考值idref、iqref与电感电流反馈信号iLd2、iLq2作差，并经过电流调节器处理，得到udr、uqr，经dq/abc变换得到三相正弦信号uar、ubr、ucr；步骤4，采集从逆变器输出的三相电流ia2、ib2、ic2，相加得到零序环流iz，用0与iz作差，并经常规的准比例谐振调节器处理，得到零序环流注入分量uz，将uz分别与三相正弦信号uar、ubr、ucr相加，得到最终的从逆变器三相调制信号ua、ub、uc；步骤5，三相调制信号ua、ub、uc经过SPWM调制模块后再经驱动电路驱动从逆变器运转；主逆变器出现故障切除时，故障检测开关S打至1档位，此时从逆变器运行方式的具体步骤：步骤1，采集三相负载电压uga、ugb、ugc及从逆变器输出的三相电感电流信号iLa2、iLb2、iLc2，经abc/dq变换得到ugd、ugq及iLd2、iLq2分别作为电压环及电流环的反馈；步骤2，将电压外环的给定值udref、uqref与电压反馈值ugd、ugq作差，得到Δude、Δuqe，并经自调整比例积分调节器处理，得到idref′、iqref′，作为电流环的给定信号；步骤3，将电流给定信号idref′、iqref′与电流反馈信号iLd2、iLq2作差，并经过电流调节器处理，得到udr、uqr，经dq/abc变换得到三相正弦信号uar、ubr、ucr；步骤4，采集上下两电容C21、C22两端的电压并作差，得到从逆变器中点的电位差ΔuO，将0与ΔuO作差，并经常规的比例积分调节器处理，得到中点电位平衡控制输出分量uO，将中点电位平衡控制输出分量uO分别与三相正弦信号uar、ubr、ucr相加，得到最终的调制信号ua、ub、uc；步骤5，最后三相调制信号ua、ub、uc经过SPWM调制模块后再经驱动电路驱动从逆变器运转。...

【技术特征摘要】
1.一种T型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法，其特征在于，根据主逆变器的运行状态，从逆变器包含了两种运行方式，具体如下：主逆变器正常运行时，故障检测开关S打至0档位，此时从逆变器运行方式的具体步骤：步骤1，主逆变器将其电压调节器的输出参考电流idref、iqref通过串行通信传送给从逆变器，从逆变器接收并作为电流环的给定；步骤2，采集从逆变器输出的三相电感电流iLa2、iLb2、iLc2，经abc/dq变换得到iLd2、iLq2，作为电流环的反馈；步骤3，将所述电流参考值idref、iqref与电感电流反馈信号iLd2、iLq2作差，并经过电流调节器处理，得到udr、uqr，经dq/abc变换得到三相正弦信号uar、ubr、ucr；步骤4，采集从逆变器输出的三相电流ia2、ib2、ic2，相加得到零序环流iz，用0与iz作差，并经常规的准比例谐振调节器处理，得到零序环流注入分量uz，将uz分别与三相正弦信号uar、ubr、ucr相加，得到最终的从逆变器三相调制信号ua、ub、uc；步骤5，三相调制信号ua、ub、uc经过SPWM调制模块后再经驱动电路驱动从逆变器运转；主逆变器出现故障切除时，故障检测开关S打至1档位，此时从逆变器运行方式的具体步骤：步骤1，采集三相负载电压uga、ugb、ugc及从逆变器输出的三相电感电流信号iLa2、iLb2、iLc2，经abc/dq变换得到ugd、ugq及iLd2、iLq2分别作为电压环及电流环的反馈；步骤2，将电压外环的给定值udref、uqref与电压反馈值ugd、ugq作差，得到Δude、Δuqe，并经自调整比例积分调节器处理，得到idref′、iqref′，作为电流环的给定信号；步骤3，将电流给定信号idref′、iqref′与电流反馈信号iLd2、iLq2作差，并经过电流调节器处理，得到udr、uqr，经dq/abc变换得到三相正弦信号uar、ubr、ucr；步骤4，采集上下两电容C21、C22两端的电压并作差，得到从逆变器中点的电位差ΔuO，将0与ΔuO作差，并经常规的比例积分调节器处理，得到中点电位平衡控制输出分量uO，将中点电位平衡控制输出分量uO分别与三相正弦信号uar、ubr、ucr相加，得到最终的调制信号ua、ub、uc；步骤5，最后三相调制信号ua、ub、uc经过SPWM调制模块后再经驱动电路驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：任碧莹，邱姣姣，孙向东，张琦，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61