[發明專利]分布式并網逆變系統全局同步脈寬調制系統及方法

有效

• 申請號: 201410073512.0
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN103840485A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 高峰;許濤
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M1/092
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及分布式并網逆變系統全局同步脈寬調制系統及方法。

背景技術

分布式并網逆變系統的作用是通過并網逆變器將分布式電源接入電網。為減少并網逆變器輸出諧波對電網的影響，現有專利提出了很多方法，但這些方法的研究對象都是單個逆變器，僅僅能夠減少一個逆變器的諧波。

通常情況下，各并網逆變器分布在不同的位置，如圖1所示，每個并網逆變器都由自己的控制器獨立控制，向電網發送或吸收功率。通過脈寬調制方法可以控制逆變器的輸出波形質量。雖然每個逆變器都將自己輸出電流的諧波總畸變率控制在允許的范圍以內以滿足國標要求，但當很多逆變器連接到公共并網點或局域電網時，由于各個逆變器脈寬調制波間不滿足能夠使諧波電流在逆變器之間相互抵消的相位關系，電網總的電流諧波處于無序疊加狀態，電網諧波疊加的結果不得而知，可能會更加嚴重，也可能會相互抵消一部分。

如圖2所示，為表示方便，圖2中將逆變器拆分成控制器與功率電路兩部分，并省略分布式電源。每個逆變器輸出電流的總諧波畸變小于某個確定的值，即THD_m<X_m%(m=1,2……N)，各個逆變器由控制器獨立控制，各個逆變器脈寬調制波間不滿足能夠使諧波電流在逆變器之間相互抵消的相位關系，即圖2中t(m)-t(1)=?為不確定的值，無序疊加的電流諧波可以使電網電流的總諧波畸變率超出電網要求，即圖2中THD<?表示總諧波畸變不確定，或者當線路阻抗較大時，可以引起公共并網點電壓畸變，帶來嚴重的電能質量問題。現有專利僅能減少一個逆變器輸出電流諧波而不能控制公共并網點注入電網電流諧波的問題，有文章提到了不同逆變器的同步，但都是針對同一地點并聯運行逆變器間在工頻量上的同步，沒有提到諧波消除的問題，本專利提出一種全局同步脈寬調制方法，通過對分布在不同地點的逆變器進行全局脈寬調制，能夠有效減少公共并網點注入電網的電流諧波。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種分布式并網逆變系統全局同步脈寬調制系統及方法，它具有能夠消除逆變器諧波電流無序疊加的問題，并能使諧波電流在各個分布式逆變器之間相互抵消的優點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種分布式并網逆變系統全局同步脈寬調制系統，包括主控單元和位于不同地理位置的若干個并網逆變器，每個所述并網逆變器均與分布式電源連接，每個并網逆變器均通過公共并網點與電網連接，所述主控單元與所有的并網逆變器通信，所述主控單元接收各個并網逆變器的信息，確定全局同步策略后，將包含全局同步策略的全局同步信號分別發送給各個并網逆變器，各個并網逆變器利用全局同步信號調整自己的脈寬調制波相位，以達到各個并網逆變器脈寬調制波之間能夠滿足諧波抵消的相位差，從而抵消各個并網逆變器注入電網的諧波電流。

一種分布式并網逆變系統全局同步脈寬調制系統的工作方法，包括以下步驟：

步驟（1a）：主控單元接收各個并網逆變器的信息，確定各個分布式并網逆變系統的全局同步策略；即確定在所有參與全局脈寬調制的N個逆變器中各逆變器m_a的脈寬調制波時刻t(m_a)'與任意指定的參考逆變器1脈寬調制波時刻t(1)'的時間差Δt(m_a)，m的取值范圍是2至N，a表示逆變器不分組；Δt(m_a)＝t(m_a)'-t(1)'；由于脈寬調制波的脈沖有一定寬度，統一取脈沖中點的時刻為脈寬調制波時刻；所述逆變器1任意指定，逆變器脈寬調制波是不斷重復的，要指定一個逆變器的脈寬調制波作為參考；

步驟（2a）：主控單元根據步驟（1a）的全局同步策略和各并網逆變器的時鐘精確程度，確定每次同步的時間間隔，判斷是否到達發送時間，如果到達發送時間，主控單元就向并網逆變器發送相應的全局同步信號進入步驟（3a）；如果未到達發送時間，就返回步驟（1a）；

步驟（3a）：

各個并網逆變器在接收到主控單元的全局同步信號后,僅僅改變并網逆變器自己的脈寬調制波的輸出時刻，脈寬調制波中的脈沖寬度不變，使得各個逆變器的脈寬調制波與逆變器1的脈寬調制波之間滿足Δt(m_a)的時間差；最終各個逆變器的脈寬調制波之間的相位差滿足同步單元所要求的能夠讓逆變器的諧波電流在逆變器之間相互抵消的相位差，從而抵消各個并網逆變器注入電網的諧波電流。

一種分布式并網逆變系統全局同步脈寬調制系統的工作方法，包括以下步驟：