[發明專利]一種基于虛擬變壓器的逆變器并聯控制方法

在審

• 申請號: 201710124844.0
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN106786781A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 閆朝陽;白鶴;趙丁選;劉爽;朱樹山
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/5387
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 李合印

1.一種基于虛擬變壓器的逆變器并聯控制方法，其特征在于：所述控制方法采用虛擬變壓器環節進行逆變器并聯控制，將有源功率變換部件等效為無源功率變換部件進行控制，虛擬變壓器環節中包含有與真實變壓器外特性和變壓器并聯特性相一致的物理表達式，虛擬變壓器環節通過物理表達式生成逆變器的調制算法用以控制逆變器電力電子器件的開關動作；當并聯逆變器工作在孤島模式時選擇PQ下垂控制獲得并聯逆變器的輸出電壓幅值和相位；當并聯逆變器工作在并網模式時選擇鎖相環控制獲得并聯逆變器的輸出電壓幅值和相位；通過加入虛擬阻抗來控制并聯逆變器的閉環輸出阻抗使之與并聯逆變器容量相匹配，完成對并聯逆變器進行控制。

2.根據權利要求1所述的一種基于虛擬變壓器的逆變器并聯控制方法，其特征在于：采用虛擬變壓器環節的算法，產生并聯逆變器控制所需的調制波，通過控制逆變器調制波的幅值、相位和頻率，確定并聯逆變器開關器件的驅動波形，以使各個并聯逆變器的調制波的相位、幅值和頻率一致，減小并聯逆變器之間的環流。

3.根據權利要求1所述的一種基于虛擬變壓器的逆變器并聯控制方法，其特征在于：采用虛擬變壓器環節的算法，產生并聯逆變器控制所需的載波，通過載波與調制波及逆變器輸入輸出物理量之間的函數關系，保持調制波不變，對載波的幅值、周期、和載波的上升度和下降度波形特征進行調節，對并聯逆變器進行控制。

4.根據權利要求1所述的一種基于虛擬變壓器的逆變器并聯控制方法，其特征在于：采用虛擬變壓器環節的算法，產生并聯逆變器控制所需的載波，通過載波與調制波及逆變器輸入輸出物理量之間的函數關系，使調制波和載波均進行幅值、周期、和波形的動態變化，對并聯逆變器進行控制。

5.根據權利要求1所述的一種基于虛擬變壓器的逆變器并聯控制方法，其特征在于：采用虛擬變壓器控制，將真實的變壓器并聯時需要對各個變壓器的容量按照短路阻抗標幺值成反比關系的特性，對應控制逆變器并聯時通過加入虛擬阻抗控制并聯逆變器的閉環輸出阻抗以使并聯逆變器按容量分配比例分擔負載。

6.根據權利要求1所述的一種基于虛擬變壓器的逆變器并聯控制方法，其特征在于：所述并聯逆變器拓撲由多組逆變器系統依次級聯組成，每組逆變器系統由直流電壓源、三相逆變器、LC濾波器、線路阻抗、負載依次連接構成。

7.根據權利要求6所述的一種基于虛擬變壓器的逆變器并聯控制方法，其特征在于：所述并聯逆變器由逆變器A和逆變器B并聯組成；所述逆變器A由直流電壓源V_dc1、第一開關管S_a1、第二開關管S_a2、第三開關管S_a3、第四開關管S_a4、第五開關管S_a5、第六開關管S_a6、第一電感L_a1、第二電感L_b1、第三電感L_c1、第一電容C_a1、第二電容C_b1、第三電容C_c1、第一阻抗Z_La1、第二阻抗Z_Lb1、第三阻抗Z_Lc1、第一負載R_a、第二負載R_b、第三負載R_c組成；

直流電壓源V_dc1的正極分別與第一開關管S_a1、第三開關管S_a3、第五開關管S_a5的集電極相連，直流電壓源V_dc1的負極分別與第二開關管S_a2、第四開關管S_a4、第六開關管S_a6的發射極相連；

第一開關管S_a1的發射極與第二開關管S_a2的集電極相連后與第一電感L_a1的一端相連組成第一橋臂，第一電感L_a1的另一端分別與第一阻抗Z_La1的一端、第一電容C_a1的一端相連，第一阻抗Z_La1的另一端與第一負載R_a的一端相連，第一負載R_a的另一端分別與第二負載R_b、第三負載R_c相連，第一電容C_a1的另一端分別與第二電容C_b1、第三電容C_c1一端相連；

第三開關管S_a3的發射極與第四開關管S_a4的集電極相連后與第二電感L_b1的一端相連組成第二橋臂，第二電感L_b1的另一端分別與第二阻抗Z_Lb1的一端、第二電容C_b1的一端相連，第二阻抗Z_Lb1的另一端與第二負載R_b的一端相連，第二負載R_b的另一端分別與第一負載R_a、第三負載R_c相連；第二電容C_b1的另一端分別與第一電容C_a1、第三電容C_c1一端相連；

第五開關管S_a5的發射極與第六開關管S_a6的集電極相連后與第三電感L_c1的一端相連組成第三橋臂，第三電感L_c1的另一端分別與第三阻抗Z_Lc1的一端、第三電容C_c1的一端相連，第三阻抗C_c1的另一端與第三負載R_c的一端相連，第三負載R_c的另一端分別與第一負載R_a、第二負載R_b相連；第三電容C_c1的另一端分別與第一電容C_a1、第二電容C_b1一端相連；

所述逆變器B由直流電壓源V_dc2、第一開關管S_b1、第二開關管S_b2、第三開關管S_b3、第四開關管S_b4、第五開關管S_b5、第六開關管S_b6、第一電感L_a2、第二電感L_b2、第三電感L_c2、第一電容C_a2、第二電容C_b2、第三電容C_c2、第一阻抗Z_La2、第二阻抗Z_Lb2、第三阻抗Z_Lc2組成；

直流電壓源V_dc2的正極分別與第一開關管S_b1、第三開關管S_b3、第五開關管S_b5的集電極相連，直流電壓源V_dc2的負極分別與第二開關管S_b2、第四開關管S_b4、第六開關管S_b6的發射極相連；

第一開關管S_b1的發射極與第二開關管S_b2的集電極相連后與第一電感L_a2的一端相連組成第一橋臂，第一電感L_a2的另一端分別與第一阻抗Z_La2的一端、第一電容C_a2的一端相連，第一阻抗Z_La2的另一端分別與第一負載R_a的一端、逆變器A中第一阻抗Z_La1的一端相連，第一電容C_a2的另一端分別與第二電容C_b2、第三電容C_c2一端相連；

第三開關管S_b3的發射極與第四開關管S_b4的集電極相連后與第二電感L_b2的一端相連組成第二橋臂，第二電感L_b2的另一端分別與第二阻抗Z_Lb2的一端、第二電容C_b2的一端相連，第二阻抗Z_Lb2的另一端分別與逆變器A中的第二阻抗Z_La1一端、第二負載R_b一端相連；第二電容C_b2的另一端分別與第一電容C_a2、第三電容C_c2一端相連；

第五開關管S_b5的發射極與第六開關管S_b6的集電極相連后與第三電感L_c2的一端相連組成第三橋臂，第三電感L_c2的另一端分別與第三阻抗Z_Lc2的一端、第三電容C_c2的一端相連，第三阻抗Z_Lc2的另一端分別與逆變器A中的第三阻抗Z_Lc1一端、第三負載R_c的一端相連；第三電容C_c2的另一端分別與第一電容C_a2、第二電容C_b2一端相連；

逆變器A的第一橋臂與逆變器B的第一橋臂并聯；逆變器A的第二橋臂與逆變器B的第二橋臂并聯；逆變器A的第三橋臂與逆變器B的第三橋臂并聯；以此類推組成依次級聯的并聯逆變器結構。