[發明專利]基于脈寬調制波重構的逆變器并聯系統的控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201510020402.2
• 申請日: 2015-01-16
• 公開（公告）號: CN104539183B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 李輝;蔡羅強;黃潔萍;陳鴻蔚;魏峰
• 申請（專利權）人: 湘潭電機股份有限公司
• 主分類號: H02M7/493
• 分類號: H02M7/493;H02M1/092
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙)43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明涉及三相逆變器控制領域，特別涉及一種基于脈寬調制波重構的逆變器并聯系統的控制裝置及方法，

背景技術

目前風能、太陽能等可再生能源發電成本過高，整個行業依托國家補貼生存。受國際金融危機影響，歐洲多個國家已經減少或取消了國家補貼，這使得相關行業受到重創，不少相關公司因此破產倒閉。降低每千瓦時發電成本，提高發電效率，使其真正具有市場競爭力是可再生能源行業面臨的巨大挑戰。發展低成本、大容量可再生能源發電系統是實現上述目標的有效途徑之一，而逆變器作為發電系統關鍵設備，不可避免需要滿足上述要求。同時，受IGBT功率器件的容量和成本限制，在軌道交通、高壓變頻器、電解行業等多個領域仍采用傳統的不控或相控整流技術，造成功率因數低、電網污染嚴重、能量無法回饋等諸多問題，使用低成本、大容量逆變器是解決上述問題的出路。采用模塊化和標準化的功率模塊進行疊加、靈活的組成任意所需容量的冗余系統被公認為是擴大整流器容量的有效途徑。

目前，逆變器并聯控制技術主要有主從控制、分布控制和下垂控制等三種控制方法，特別是動態時各功率模塊電壓幅值、波形和相位難以保持一致，使得現有控制策略無法有效減少并聯系統均流電感，嚴重制約了逆變器并聯技術的推廣和應用。專利申請號201310123180.8公開了一種由逆變器的控制系統向信號輸出仲裁器發出同步使能信號的方法，但方法只能保證三角載波的同步性，無法解決各逆變器脈寬調制波不同導致的引起的零序環流。專利申請號200810074029.9公開了一種逆變器并聯控制方法，該方法通過控制各個逆變器的輸出電壓幅值、相位和輸出電壓直流分量，并對負載進行均分，脈寬調制波仍由各逆變器控制單元計算產生，但由于計算誤差和采樣誤差的存在，不能實現各控制單元功率器件開關驅動信號的一致性。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種成本低、運行可靠、能保證逆變器并聯時功率器件驅動信號的同步性和一致性的基于脈寬調制波重構的逆變器并聯系統的控制裝置，并提供一種利用控制裝置控制逆變器并聯系統的方法。

本發明解決上述問題的技術方案是：一種基于脈寬調制波重構的逆變器并聯系統的控制裝置，包括逆變器并聯系統和控制系統，所述逆變器并聯系統包括多個并聯的逆變器，控制系統包括主控制器和多個從控制器；所述逆變器并聯系統中，逆變器交流母線側都加了個均流電感，然后同一相再都并聯在一起；逆變器直流母線側，同一極性的都并聯在一起；所述主控制器包括：用于交流母線電壓采樣和信號調理的信號采集單元；用于算法計算的控制單元；用于信號編解碼的第一信號編解碼單元；用于光纖發送、接收和數據并串轉換的第一光纖發送接收信號單元，信號采集單元、控制單元、第一信號編解碼單元和第一光纖發送接收信號單元依次連接；每個從控制器均包括：用于信號編解碼的第二信號編解碼單元；用于光纖發送、接收和數據并串轉換的第二光纖發送接收信號單元；用于PWM波重構的三角對稱載波計數和比較的脈寬調制波重構單元，第二光纖發送接收信號單元、第二信號編解碼單元、脈寬調制波重構單元依次連接，每個從控制器的脈寬調制波重構單元輸出端均與逆變器并聯系統的一個逆變器相連，從控制器的第二光纖發送接收信號單元與主控制器的第一光纖發送接收信號單元之間通過雙工通信傳輸數據。

一種基于脈寬調制波重構的逆變器并聯系統的控制方法，包括以下步驟：

1)根據逆變器實際需要，計算脈寬調制波頻率，將此頻率設置為主控制器的外部中斷信號頻率和從控制器的三角載波頻率；

2)信號采集單元采集逆變器輸出的三相電壓和電流信號，以及電機的轉速信號；

3)控制單元根據采集的電壓、電流、轉速信號計算得到主控制器的比較器參數CP_az、CP_bz和CP_cz；

4)第一信號編解碼單元對得到的比較器參數CP_az、CP_bz、CP_cz和設定的同步信號P_sync進行編碼，并通過串行方式廣播發送給所有從控制器；

5)從控制器接收比較器參數和同步信號并進行解碼，根據解碼后的信號重構脈寬調制波信號作為功率器件的驅動信號。

上述控制方法，所述步驟1)中，計算出主控制器和從控制脈寬調制波頻率后，按下式求得主控制器的分頻系數和從控制器的分頻系數：