基于分散控制的多逆变器并联共模环流抑制方法技术

本发明专利技术公开一种基于分散控制的多逆变器并联共模环流抑制方法，包括以下步骤：(1)利用锁相环技术，得到各逆变器并网点的实时相角，并以网侧相角θ

【技术实现步骤摘要】
基于分散控制的多逆变器并联共模环流抑制方法
本专利技术涉及用于多逆变器并联环境下抑制由于各逆变器之间载波不同步所带来的共模电流的方法，具体是以分散控制方式进行动态载波移相的PWM调制方式以抑制并联逆变器之间的共模环流。
技术介绍
随着风力发电和光伏发电中变流器容量的增加，通常利用并联功率模块以确保更高的功率等级、可靠性和灵活性，并联功率模块与传统单一模块相比，具有开关应力小，成本低等优点。目前的研究工作集中在并联逆变器，包括功率共享和共模电流抑制等等。对于功率或负载均流，并联逆变器可以具有不同的硬件拓扑、电路参数、调制技术和控制器参数，因为它们彼此完全独立。然而，对于共模环流抑制应用，并联逆变器的硬件调制和控制器应相同，以尽可能减少共模环流。当并联逆变器共用交直流母线时，零序通路内的总阻抗很小，因此零序(共模)环流成为并联逆变器的一个关键问题和限制，共模环流会导致输出电流失真、电流增大等不利影响。目前关于共模环流抑制的研究，一方面可以通过使用硬件设备通过切断其流通路径来消除共模环流，包括分离直流电压源和交流线路上的隔离变压器，它们将零序路径转换为直流和交流侧的开路。然而，昂贵而笨重的无源器件将增加多逆变器并联系统的成本和体积。另一方面，并联模块的同步是通过消除或减少产生源来抑制共模环流的有效路径，有研究提出了基于通信的并联模块同步控制，但通信的加入导致了设备成本的增加。因此，需要一种手段，在没有通信的情况下，实现各模块独立控制并且能达到同步的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种用于多台逆变器并联情况下，基于分散控制的共模环流抑制的载波同步移相方法，本专利技术是利用网侧相位作为同步基准，各逆变器通过独立的控制器通过控制算法达到各自载波与网侧电压相位零点重合，从而达到各逆变器载波同步的目的，进而有效减少共模环流的通路，抑制共模环流，减小器件电流应力。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：基于分散控制的多逆变器并联共模环流抑制方法，用于至少两台三相并网逆变器并联运行情况下，包括以下步骤：(1)利用锁相环技术，得到各逆变器并网点的实时相角，并以网侧相角θpcc作为基准，用程序判断在θpcc过零时，利用载波产生计数器Counter的值，判断出此时各逆变器自身载波的相位，计算自身载波相位与网侧相位的差值Δθ；(2)根据步骤(1)中得到的相位差值Δθ，根据变流器正常工作时的开关频率，计算得出移相所需的载波幅值，令当前的非同步载波相位零点，每过一个工频周期，向网侧相位零点有些许的偏移；(3)当并联的每台逆变器重复进行步骤(2)中动作，各逆变器能够在不经过通信的情况下，通过独立的控制器，经过若干工频周期，达到自身载波相位零点与网侧相位零点几乎重合的效果，从而达到各逆变器之间载波同步的效果，进而抑制由于逆变器之间载波不同步带来的共模环流。进一步的，步骤(1)包括以下步骤：根据锁相环得到的网侧相位θpcc，在网侧相位过零时产生触发，在产生触发后，判断此时载波产生计数器的计数值Creal，将计数值为零的时刻约定为载波的相位零点，并根据当前的计数值计算得到此时载波与网侧的相位差Δθ，计算公式如下：Δθ＝Creal·(2π/Cmax)(1-1)其中Creal为网侧相位过零时得到的载波产生计数器的实际计数值，Cmax为载波产生计数器的最大计数值，即计数器的值每到达Cmax就会归零重新计数，通过微调Cmax的值的大小，以调节载波的频率，从而改变原有载波的相位，达到移相效果。进一步的，步骤(2)包括以下步骤：根据步骤(1)中得到的载波与网侧的相位差Δθ，将载波与网侧的相位差转换成载波的计数值偏差，计数值偏差计算公式如下ΔC＝Cmax-Creal＝Cmax·(1-Δθ/2π)(1-2)其中ΔC为当前载波相位与载波相位零点的计数值偏差；用fc表示多逆变器并联系统正常运行不发生载波移相状况下的载波频率，用fcounter表示计数器的频率即控制器的主频，用f0表示工频即50Hz；则正常情况下计数器的最大计数值Cmax计算公式如下Cmax＝fcounter/fc(1-3)正常情况下，载波比N0的计算公式如下N0＝fc/f0(1-4)用C0表示在一个工频周期中，计数器的总计数值，C0的计算公式如下C0＝fcounter/f0(1-5)即在一个工频周期中，正常情况下，计数器应重复N0次从零到Cmax的过程，但当载波与网侧相位不同步时，只能重复N0-1次该过程，本专利技术所采用的载波移相，是在保证载波比变化尽可能小的情况下，使载波相位回到与网侧同步的状态，根据上述内容，载波移相过程中，新的计数器最大值C′max的计算公式如下C′max·N0+ΔC＝C0(1-6)代入式(1-1)(1-2)(1-3)(1-4)(1-5)化简(1-6)式得到当在网侧相位过零时，得到载波计数器的实际值Creal后，控制器会迅速计算移相所需的计数器最大值，当最大值更改以后，计数器在一个工频周期中，计数器在当前Creal的基础上计数到最大值后，又会进行N0个从零到C′max的过程，这样在下一个网侧电压相位为零的点，载波的相位零点与网侧的相位零点几乎重合，从而达到移相的目的。进一步的，步骤(3)包括以下步骤：根据步骤(2)的移相计算方法，当多逆变器并联系统中并联的各逆变器各自经过独立的控制器实现自身的载波相位零点与网侧相位零点重合时，便会达到各个逆变器载波同步的目的，从而有效的抑制由于载波不同步带来的逆变器之间的共模环流。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：1.本专利技术通过并联模块的分散控制实现并联逆变器之间的载波同步，实现所有并联模块的载波同步。传统的控制方法中，运用了中央控制器和大量的通讯线缆，因此设备成本大大增加。而本专利技术方法无需加入中央控制器，各设备通过本地控制器独立控制，可节约40％的线路铺设成本。2.本专利技术所提出的控制方案，载波同步的基准点为网侧相角，其特点是基本不变可以近似看作无穷大电源且易于采集，因此本专利技术提出的控制方案与传统相比稳定性高，且控制算法设计简单。3.本专利技术提出的独立控制方案中，由于各模块的通讯线缆被废除，并联模块不会因为通讯线缆的老化损坏而停止工作，从而大大提高了逆变器并联逆变器运行时的可靠性。与此同时载波的全局同步，会在很大程度上对共模环流起到抑制作用(在附加的仿真图中有明显体现)，逆变器的输出电流纹波大大减小，并网点的输出电能质量得到了很大程度的提升，这会在很大程度上减小设备所用器件的电流应力，因此对于相同容量的逆变器设计，4.本专利技术提出的控制方案，可以使用容量较小的功率器件，能够大大降低设备制造成本，与此同时，电流应力的减小会减缓设备老化速度，降低设备运行维护成本。附图说明图1为多台逆变器并联控制结构框架图。图2为各逆变器内部控制器控制结构图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于分散控制的多逆变器并联共模环流抑制方法，用于至少两台三相并网逆变器并联运行情况下，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)利用锁相环技术，得到各逆变器并网点的实时相角，并以网侧相角θ

【技术特征摘要】
1.基于分散控制的多逆变器并联共模环流抑制方法，用于至少两台三相并网逆变器并联运行情况下，其特征在于，包括以下步骤：
(1)利用锁相环技术，得到各逆变器并网点的实时相角，并以网侧相角θpcc作为基准，用程序判断在θpcc过零时，利用载波产生计数器Counter的值，判断出此时各逆变器自身载波的相位，计算自身载波相位与网侧相位的差值Δθ；
(2)根据步骤(1)中得到的相位差值Δθ，根据变流器正常工作时的开关频率，计算得出移相所需的载波幅值，令当前的非同步载波相位零点，每过一个工频周期，向网侧相位零点有些许的偏移；
(3)当并联的每台逆变器重复进行步骤(2)中动作，各逆变器能够在不经过通信的情况下，通过独立的控制器，经过若干工频周期，达到自身载波相位零点与网侧相位零点几乎重合的效果，从而达到各逆变器之间载波同步的效果，进而抑制由于逆变器之间载波不同步带来的共模环流。


2.根据权利要求1基于分散控制的多逆变器并联共模环流抑制方法，其特征在于，步骤(1)包括以下步骤：
根据锁相环得到的网侧相位θpcc，在网侧相位过零时产生触发，在产生触发后，判断此时载波产生计数器的计数值Creal，将计数值为零的时刻约定为载波的相位零点，并根据当前的计数值计算得到此时载波与网侧的相位差Δθ，计算公式如下：
Δθ＝Creal·(2π/Cmax)(1-1)
其中Creal为网侧相位过零时得到的载波产生计数器的实际计数值，Cmax为载波产生计数器的最大计数值，即计数器的值每到达Cmax就会归零重新计数，通过微调Cmax的值的大小，以调节载波的频率，从而改变原有载波的相位，达到移相效果。


3.根据权利要求1基于分散控制的多逆变器并联共模环流抑制方法，其特征在于，步骤(2)包括以下步骤：
根据步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坤放，何晋伟，董哲，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12