一种主从式并联逆变器输出均流控制方法技术

本发明专利技术公开了逆变器并联控制领域的一种主从式并联逆变器输出均流控制方法，由逆变器主机进行输出电流基波和各次谐波检测，并通过高速CAN通讯总线实时共享到逆变器从机，逆变器从机接收逆变器主机共享的输出电流信息并合成基准电流，通过一个电流闭环PI控制使输出电流无静差地跟踪基准电流，从而实现电流基波和各次谐波均流控制。本发明专利技术运算量小，计算精度高，实时性好，在输出端突然投入大容量的非线性负载时，基波和各次谐波也可实现动态均流；控制架构简单，不受逆变器输出阻抗和线路阻抗差异的影响，并可以在实际应用中实现热插拔，一台或多台逆变器的接入或退出，不会影响控制系统的运行。

【技术实现步骤摘要】
一种主从式并联逆变器输出均流控制方法
本专利技术涉及逆变器并联控制领域，具体是一种主从式并联逆变器输出均流控制方法。
技术介绍
各种用电设备的不断增加导致对供电方法的容量和可靠性的要求越来越高，单台逆变器的交流电源供电方法已不能满足要求，需要采用逆变器的并联技术。为了充分利用并联系统的容量及最大化并联系统的可靠性，需要各台逆变器间实现均流，因此逆变器并联需要相应的均流控制。相对于直流电源的并联，逆变器的并联需要考虑输出电压幅值、频率、相位和谐波等参数的一致性。目前，逆变器并联均流控制方法包括集中控制、主从控制、分散逻辑控制和下垂控制。其中集中控制通过一个集中控制单元来给各个逆变器发送输出电压相位同步信号和负载电流参考值，实现逆变器输出电流的均衡；主从控制是采用其中一台逆变器作为主机，运行于电压控制模式，其余的N-1台逆变器作为从机，工作在电流控制模式，相当于一个电压源与N-1个电流源相并联；分散逻辑控制与下垂控制中各台逆变器的地位是一样的，没有主从之分，都运行于电压控制模式，都是通过各台逆变器输出的有功和无功功率控制输出电压基准的幅值和相位，从而实现并联系统的均流，区别在于分散逻辑控制要借助相位同步总线和功率总线，而下垂控制不需要互联线。上述逆变器并联控制方法存在的问题是：①集中控制只有一个集中控制单元，如果该控制单元出现故障，整个逆变器并联系统将处于崩溃状态，无法实现冗余和热插拔，因此可靠性很低，这种控制方法已经很少使用。②主从控制的可靠性严重依赖于主机，一旦主机出现问题并停止工作，整个方法可能就要被迫关闭。如果在主机出现故障时，将其从方法中切出，将其中一台从机切换为主机，其工作模式由电流源输出转换为电压源输出，就可以解决上述问题。③分散逻辑控制与下垂控制的共同缺陷是：采用功率调节方式，因此调节滞后一个基波周期，动态性能差；控制目标是参考电压的幅值和频率，即以牺牲逆变器幅值和频率的精度来实现均流，这会影响输出电压的电能质量。特别是当逆变器并联系统为非线性负载供电时，如果控制方法采用分散逻辑控制或下垂控制，各台逆变器都运行于电压控制模式，非线性负载本身带有的谐波会影响并联系统频率及电压的调整，使其不能很好地协调控制各逆变器间的输出功率，降低并联系统的基波及谐波功率均分精度，尤其是当各台并联逆变器输出阻抗和线路阻抗存在差异时，谐波电流均分精度更是难以保证。当并联系统输出端突然投入大容量的非线性负载时，如果各并联逆变器的瞬时谐波功率差别较大，就可能会导致其中某台逆变器的输出电流峰值超过功率开关管的最大可耐受电流，从而引起开关管失效，严重威胁并联系统运行的安全性和可靠性。对于如何解决电压控制模式的逆变器并联系统输出接非线性负载的谐波均流问题，模块化户用微网逆变器关键技术研究.孙钦斐.第四章公开了采用dq坐标系下各频次电流的d、q直流分量均流来代替直接交流电流的均流，但是该论文中，每个逆变器均采用电压电流双环控制，各逆变器要针对电流基波和各个频次的电流谐波，同时进行多个电流闭环PI调节，然后将电流环输出后，再经过坐标变换，作为均流控制量叠加在电压外环输出。其缺点在于控制方法较为复杂，软件运算量大，代码执行时间较长，严重制约系统控制带宽的提高，影响输出电压的波形质量；另外，该控制方法要根据实际并联运行的逆变器台数进行电流均值计算，一旦一台或多台逆变器的接入或退出，就会影响到电流均值控制，因此不能实现热插拔。如何实现主机输出电流基波和谐波分量的准确提取，实时和无失真地共享给各个从机，并且降低架构难度，简化计算量，是主从式逆变器并联方法输出均流控制的难点，申请人对其提出改进方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种主从式并联逆变器输出均流控制方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种主从式并联逆变器输出均流控制方法，包括以下步骤：步骤1：逆变器主机通过数字信号处理器在每个控制周期采样并读取逆变器主机的输出电压和电感电流；步骤2：根据检测的输出电压和电感电流值，逆变器主机以电压控制模式启动，并在交流侧母线上建立电压；步骤3：根据检测的输出电压和电感电流值，逆变器主机在当前控制周期内通过多双广义二阶积分器模块提取两相静止αβ坐标系下的电流基波分量iL1α和iL1β、电流各主要次谐波分量iLhα和iLhβ，h为谐波次数；步骤4：根据输出基准电压基波分量的频率f和相角θi，逆变器主机计算当前控制周期内输出的电流基波的频率和相角，以及电流各主要次谐波分量的频率和相角；步骤5：在当前控制周期内，逆变器主机通过Park变换模块计算旋转dq坐标系下的电流基波的有功分量iL1d和无功分量iL1q，以及电流各主要次谐波的有功分量iLhd和无功分量iLhq；步骤6：计算得到n个控制周期内的电流基波的有功分量平均值iL1d_avg、无功分量平均值iL1q_avg，以及电流各主要次谐波的有功分量平均值iLhd_avg和无功分量平均值iLhq_avg，并通过CAN总线实时共享到各个逆变器从机，其中Tcom表示逆变器主机电流数据传输到逆变器从机的通讯传输时间，Tc表示控制周期；步骤7：逆变器从机基于逆变器主机共享的电流数据合成自身的基准电流iL_ref，并通过一个电流闭环PI调节器控制，使自身的输出电感电流跟踪基准电流iL_ref。作为本专利技术的改进方案，步骤7包括以下步骤：步骤7.1：逆变器从机通过数字信号处理器在每个控制周期采样并读取逆变器从机的输出电压、电感电流和交流侧母线电压；步骤7.2：根据检测的交流侧母线电压，逆变器从机通过锁相环模块检测交流侧母线电压基波分量的幅值、频率和相角；步骤7.3：逆变器从机判断锁相环检测是否成功：如果是，转为步骤7.4，如果否，转为步骤7.2；步骤7.4：根据检测的输出电压和电感电流值，逆变器从机以电流控制模式启动，并逆变输出幅值和相角与公共母线相同的电压，实现与逆变器主机的并联运行；步骤7.5：根据交流侧母线电压的频率和相角，逆变器从机计算输出基准电流基波分量的频率和相角，以及基准电流各主要次谐波分量的频率和相角；步骤7.6：逆变器从机判断是否从CAN总线上接收到来自逆变器主机的电流基波和电流各主要次谐波的电流数据：如果是，转为步骤7.7，如果否，转为步骤7.5；步骤7.7：逆变器从机在当前周期内，通过Park反变换计算两相静止αβ坐标系内的基准电流基波的αβ分量和各主要次谐波的αβ分量，然后将基准电流基波的α分量和各主要次谐波的α分量叠加，得到逆变器从机总的基准电流iL_ref；步骤7.8：逆变器从机通过一个电流闭环PI调节器控制，使自身的输出电感电流跟踪基准电流iL_ref。作为本专利技术的改进方案，所述步骤7.2中，逆变器从机采用锁相环模块，通过PI调节器控制使交流侧母线电压基波无功分量vq为0。作为本专利技术的改进方案，所述步骤7.3中，判断逆变器从机锁相环检测成功的条件为：同时满足交流侧母线电压基波无功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主从式并联逆变器输出均流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：逆变器主机通过数字信号处理器在每个控制周期采样并读取逆变器主机的输出电压和电感电流；/n步骤2：根据检测的输出电压和电感电流值，逆变器主机以电压控制模式启动，并在交流侧母线上建立电压；/n步骤3：根据检测的输出电压和电感电流值，逆变器主机在当前控制周期内通过多双广义二阶积分器模块提取两相静止αβ坐标系下的电流基波分量i

【技术特征摘要】
1.一种主从式并联逆变器输出均流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：逆变器主机通过数字信号处理器在每个控制周期采样并读取逆变器主机的输出电压和电感电流；
步骤2：根据检测的输出电压和电感电流值，逆变器主机以电压控制模式启动，并在交流侧母线上建立电压；
步骤3：根据检测的输出电压和电感电流值，逆变器主机在当前控制周期内通过多双广义二阶积分器模块提取两相静止αβ坐标系下的电流基波分量iL1α和iL1β、电流各主要次谐波分量iLhα和iLhβ，h为谐波次数；
步骤4：根据输出基准电压基波分量的频率f和相角θi，逆变器主机计算当前控制周期内输出的电流基波的频率和相角，以及电流各主要次谐波分量的频率和相角；
步骤5：在当前控制周期内，逆变器主机通过Park变换模块计算旋转dq坐标系下的电流基波的有功分量iL1d和无功分量iL1q，以及电流各主要次谐波的有功分量iLhd和无功分量iLhq；
步骤6：计算得到n个控制周期内的电流基波的有功分量平均值iL1d_avg、无功分量平均值iL1q_avg，以及电流各主要次谐波的有功分量平均值iLhd_avg和无功分量平均值iLhq_avg，并通过CAN总线实时共享到各个逆变器从机，其中Tcom表示逆变器主机电流数据传输到逆变器从机的通讯传输时间，Tc表示控制周期；
步骤7：逆变器从机基于逆变器主机共享的电流数据合成自身的基准电流iL_ref，并通过一个电流闭环PI调节器控制，使自身的输出电感电流跟踪基准电流iL_ref。


2.根据权利要求1所述的一种主从式并联逆变器输出均流控制方法，其特征在于，步骤7包括以下步骤：
步骤7.1：逆变器从机通过数字信号处理器在每个控制周期采样并读取逆变器从机的输出电压、电感电流和交流侧母线电压；
步骤7.2：根据检测的交流侧母线电压，逆变器从机通过锁相环模块检测交流侧母线电压基波分量的幅值、频率和相角；
步骤7.3：逆变器从机判断锁相环检测是否成功：如果是，转为步骤7.4，如果否，转为步骤7.2；
步骤7.4：根据检测的输出电压和电感电流值，逆变器从机以电流控制模式启动，并逆变输出幅值和相角与公共母线相同的电压，实现与逆变器主机的并联运行；
步骤7.5：根据交流侧母线电压的频率和相角，逆变器从机计算输出基准电流基波分量的频率和相角，以及基准电流各主要次谐波分量的频率和相角；
步骤7.6：逆变器从机判断是否从CAN总线上接收到来自逆变器主机的电流基波和电流各主要次谐波的电流数据：如果是，转为步骤7.7，如果否，转为步骤7.5；
步骤7.7：逆变器从机在当前周期内，通过Park反变换计算两相静止αβ坐标系内的基准电流基波的αβ分量和各主要次谐波的αβ分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成悦，马兰新，张海明，罗四平，赵艺雷，
申请(专利权)人：合肥同智机电控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34