[發(fā)明專利]無輸出隔離變壓器的三相逆變器并聯(lián)控制方法

有效

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• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103095165A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 揭貴生;汪光森;胡安;王恒利;孫馳;肖飛;陽習黨;朱威;楊華;陸明科
• 申請（專利權）人: 武漢新能源接入裝備與技術研究院有限公司
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝;胡紅林

技術領域

本發(fā)明涉及一種變流設備的控制方法，具體地涉及一種無輸出隔離變壓器的三相逆變器并聯(lián)控制方法，屬于特種電源及分布式供電控制技術應用領域。

背景技術

逆變器并聯(lián)運行能夠有效地擴大電源系統(tǒng)容量，提高系統(tǒng)的可靠性，是實現(xiàn)電源模塊化和分布式電源系統(tǒng)的基礎，在大型船舶變配電和陸地微電網(wǎng)系統(tǒng)中得到了廣泛應用。在以上變、配電系統(tǒng)中，大功率三相逆變器為其主要接口模塊，但出于對系統(tǒng)體積、重量及成本限制的考慮，通常要求在逆變器輸出側(cè)取消隔離變壓器，但這對三相逆變器獨立和并聯(lián)運行帶來了一些新的問題和挑戰(zhàn)，具體如下：

(1)當逆變器負載側(cè)發(fā)生短路時，若逆變器輸出側(cè)沒有隔離，會對逆變器的沖擊較大，需要采取有效、可靠的短路保護方法以保證逆變器自身安全，防止故障擴大。

(2)由于輸出側(cè)沒有隔離，并聯(lián)逆變器間不可避免出現(xiàn)通過開關功率器件和輸出濾波電抗器而直接將各逆變器直流輸入動力電源短接的路徑，從而產(chǎn)生較大開關頻率特征電流諧波，導致并聯(lián)投入不可靠和不穩(wěn)定，需要加以解決。

(3)由于輸出側(cè)沒有隔離，并聯(lián)時會出現(xiàn)獨立運行時沒有的LCL諧振頻率點較大電流諧波，導致系統(tǒng)不穩(wěn)定，需要加以解決。

(4)由于輸出側(cè)沒有隔離，當逆變器直流側(cè)也并聯(lián)時，在并聯(lián)時產(chǎn)生的環(huán)流會導致直流母線電壓升高，影響逆變器的安全運行，因而更需要好的環(huán)流控制算法。

(5)即使對于相同硬件架構的逆變器，由于器件參數(shù)和控制系統(tǒng)參數(shù)的差異及各逆變器輸出電纜長度的不同，也會導致各逆變器輸出阻抗大小和阻感特性的差異，使得傳統(tǒng)經(jīng)典無互聯(lián)線下垂并聯(lián)算法難以保證并聯(lián)功率均分的效果。

因此，在無輸出隔離變壓器的條件下，如何同時保證各逆變器并聯(lián)運行的安全穩(wěn)定及負載電流和功率的均分成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足而提供一種無輸出隔離變壓器的三相逆變器并聯(lián)控制方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術方案是：一種無輸出隔離變壓器的三相逆變器并聯(lián)控制方法，包括，

在每個三相逆變器的輸出端連接LCL濾波器，且在所述LCL濾波器的濾波電容上串聯(lián)阻尼電阻；

使每臺三相逆變器控制器之間的載波同步；

控制相位預同步以鎖定頻率和相位，并根據(jù)預同步和載波同步實時計算相角；

將所述計算的相角進行dq坐標變換，得到三相并聯(lián)母線電壓、LCL濾波電容電壓、三相逆變器橋臂電感電流和輸出電流的d、q軸分量U_sd、U_sq、U_fd、U_fq、I_md、I_mq、I_sd、I_sq；

將每臺三項逆變器的輸出阻抗調(diào)整為純感性，然后采用無互聯(lián)線下垂控制算法，得到修正的電壓控制指令值；

當每臺三相逆變器獨立運行或并聯(lián)時，采用極點配置電壓控制算法控制LCL濾波電容電壓；而當負載側(cè)發(fā)生異常工況時，則采用PI電流控制算法控制逆變器橋臂電感電流以實現(xiàn)限流和可靠保護；

在旋轉(zhuǎn)坐標系下，采用無互聯(lián)線下垂控制算法、極點配置電壓控制算法、PI電流控制算法對逆變器LCL濾波電容電壓的d、q軸分量U_fd、U_fq和三相逆變器橋臂電感電流的d、q軸分量I_md、I_mq分別進行解耦控制，獲得三相逆變器參考輸出電壓矢量；

將解耦控制所得的參考電壓矢量通過脈寬調(diào)制器，生成控制脈沖信號，再將所述控制脈沖信號經(jīng)驅(qū)動電路，進而控制三相逆變器中功率開關器件，產(chǎn)生相應的電壓。

本發(fā)明方法在實現(xiàn)逆變器與并聯(lián)交流母線間的相位同步和各逆變器間的PWM載波同步的基礎上，采用了極點配置電容電壓控制和虛擬阻抗匹配控制相結合的算法，不但加快了逆變器響應速度、提高了控制性能，而且將其輸出阻抗調(diào)整為純感性，減弱了線路阻抗對并聯(lián)均流的影響。此外，還采用了無縫模式切換和基于三環(huán)控制的交流過流和輸出短路故障保護方法，在無輸出變壓器隔離條件下用于獨立解決并聯(lián)微電網(wǎng)短路故障，反應速度快、可靠性高，對于不同大小沖擊負載或短路，均能夠有效地限制輸出電流。

附圖說明

圖1為無輸出變壓器多個三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明無輸出隔離變壓器的三相逆變器并聯(lián)控制方法的流程圖；

圖3為各逆變器控制器間載波同步的示意圖；