[發明專利]一種雙零序電壓注入的鏈式并網逆變器容錯控制方法

有效

• 申請號: 201310479229.3
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103490654A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 季振東;趙劍鋒;朱澤安;劉巍;孫毅超;姚曉君
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48;H02J3/38
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明屬于高壓大功率電力電子技術在電力系統中的應用技術領域，涉及一種鏈式變換器的容錯控制方法。

背景技術

H橋鏈式結構在并網逆變、儲能、電力電子變壓器等領域成為了研究的熱點，它對于配合可再生能源大規模并網、大規模儲能和增強電力系統穩定性具有重要的意義。此類型的并網逆變器器可以無變壓器地接入高壓電網，結構上易于模塊化實現，并具有較低開關損耗和諧波輸出，但使用的開關器件數目眾多，隨著鏈式單元數的增加，故障率也會提高。

關于H橋鏈式結構的容錯控制已有一些處理方法。有文獻提出在鏈式STATCOM中使用對稱旁路法，對同層的非故障單元進行旁路處理，這對裝置冗余度提出了很高的要求，不適合較多單元故障的處理。也有文獻提出通過僅對故障相的單元輸出電壓做增大處理的方法，容錯能力較之對稱旁路有一定的提高，但仍然不適合單相故障單元較多的情況。研究最為集中的中心點偏移法可用于高壓變頻器的容錯控制，在各相剩余的單元數不相等時輸出不對稱的相電壓，仍保持線電壓的一致，但該方法是基于各單元輸出電壓一致來考慮的，未計及相間的功率流動，不利于直流側電壓的平衡，不適合并網逆變器的容錯控制。

發明內容

發明目的：針對上述存在的問題，本發明的目的在于提出一種用于鏈式并網逆變器的容錯控制方法，該方法可以在處理故障單元時不發生電流突變，實現無縫切換，快速實現相間功率調節和直流側的電壓平衡，從而在保證裝置穩定運行的同時增強鏈式并網逆變器的容錯能力。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種基于雙零序電壓注入和直流側優化的鏈式并網逆變器容錯控制方法，該方法包括如下步驟：

步驟1：直流側優化控制

步驟1.1：利用各相的輸出電壓調制波計算出經優化控制后的整體直流側電壓指令值

步驟1.2：將總的直流側電壓均值與指令電壓值進行比較后，經過比例積分調節器，得到指令有功電流值

步驟1.3：利用系統電壓和電流中的正序分量經過abc/dq變換，即使三相靜止坐標變換為二相旋轉坐標的變換，得到的系統電壓和電流的d、q軸分量e_d,e_q,i_d,i_q，通過計算得到各相輸出電壓調制波

步驟2：相間直流側平衡控制；

步驟2.1：計算各相直流側電壓平均值分別與總的直流側電壓均值進行比較后經過比例積分調節器，并乘以各相正常運行的單元數，得到各相需要調整的有功功率ΔP_A,ΔP_B,ΔP_C；

步驟2.2：各相需要調整的有功功率ΔP_A,ΔP_B,ΔP_CΔP_A,ΔP_B,ΔP_C進行abc/αβ變換，即三相靜止坐標變換為兩相靜止坐標的變化，得到αβ坐標系下的有功調整量ΔP_α,ΔP_β；

步驟2.3：利用ΔP_α,ΔP_β以及逆變器輸出正序電流的幅值，計算出所需注入的平衡零序電壓的幅值、相位；

步驟3：容錯控制

步驟3.1：通過檢測得到發生單元故障時各相故障單元數n_A,n_B,n_C以及逆變器輸出的正序電壓的幅值和相角V_P,

步驟3.2：利用發生單元故障時各相故障單元數n_A,n_B,n_C和逆變器輸出的正序電壓的幅值和相角V_P,計算出所需注入的容錯零序電壓的幅值及相位；

步驟4：相內直流側平衡控制及脈沖生成

步驟4.1：各相輸出電壓調制波通過相內直流側平衡控制模塊得到各個單元的輸出電壓調制波u_ai,u_bi,u_ci；

步驟4.2：最終通過載波移相脈沖寬度調制模塊生成各個開關器件的脈沖信號。

有益效果：

(1)實現鏈式并網逆變器旁路故障單元時并網電流無沖擊，達到無縫切換；

(2)故障下快速實現相間功率調節和直流側的電壓平衡；

(3)對直流側電壓實行優化控制，拓寬了可旁路單元的數量，從而增強了鏈式并網逆變器的容錯能力；