[發(fā)明專(zhuān)利]基于超級(jí)電容儲(chǔ)能的電壓源型逆變器多并聯(lián)均流控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711106786.5
• 申請(qǐng)日: 2017-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107959411B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/32
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/32;H02M7/5387
• 代理公司: 天津市尚文知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12222
• 代理人: 程昊

一種基于超級(jí)電容儲(chǔ)能的電壓源型逆變器多并聯(lián)均流控制方法，它包括基于逆變器輸出電壓V_O?n的均方根值的閉環(huán)控制以及基于電流前饋和電壓前饋控制的逆變器多并聯(lián)環(huán)流抑制控制及超級(jí)電容能量均衡控制；既可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)時(shí)逆變器輸出電壓的一致性，也可以保證對(duì)逆變器啟動(dòng)或負(fù)荷突變的暫態(tài)過(guò)程中的環(huán)流的有效抑制；還可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)逆變器直流側(cè)超級(jí)電容能量均衡性。

(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于電力電子控制領(lǐng)域，涉及電壓源型逆變器工作在電壓源模式下多并聯(lián)式均流控制策略方向，尤其是一種基于超級(jí)電容儲(chǔ)能的電壓源型逆變器多并聯(lián)均流控制方法。

(二)背景技術(shù)：

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，基于電力電子技術(shù)的逆變器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。無(wú)論是在新能源發(fā)電領(lǐng)域，電能質(zhì)量領(lǐng)域還是供電可靠性研究領(lǐng)域，對(duì)逆變器的需求越來(lái)越多，容量需求也越來(lái)越大，因此大容量、高開(kāi)關(guān)頻率已經(jīng)是逆變器的發(fā)展趨勢(shì)。而逆變器的核心器件絕緣柵雙極型晶體管(IGBT——Insulated Gate Bipolar Transistor)電流容量有限，尤其當(dāng)其開(kāi)關(guān)頻率升高后電流值變大容易導(dǎo)致開(kāi)關(guān)器件發(fā)熱嚴(yán)重問(wèn)題。

目前，增加逆變器容量最基本的方法是將IGBT直接并聯(lián)。但I(xiàn)GBT并聯(lián)數(shù)目過(guò)多反而會(huì)降低逆變器的可靠性，其主要原因是任何一個(gè)IGBT故障都會(huì)導(dǎo)致逆變器無(wú)法工作。因此，逆變器模塊并聯(lián)方案成為擴(kuò)展逆變器容量的主要方法，而逆變器模塊并聯(lián)的主要解決問(wèn)題是均流問(wèn)題。

當(dāng)逆變器工作在電壓源模式下，由于其控制目標(biāo)是逆變器的輸出電壓，而其輸出電流是由負(fù)荷決定的。因此，只能通過(guò)調(diào)節(jié)逆變器模塊輸出電壓的方法來(lái)間接實(shí)現(xiàn)輸出電流的均流控制，即逆變器模塊間的環(huán)流抑制，這也是導(dǎo)致逆變器模塊并聯(lián)均流問(wèn)題較為復(fù)雜的主要原因之一。目前，對(duì)此問(wèn)題也研究人員對(duì)其展開(kāi)研究，基于分布式控制的不間斷電源(UPS)均流控制是該領(lǐng)域常用的一種方法，但是此方法下，從暫態(tài)達(dá)到穩(wěn)態(tài)均流狀態(tài)時(shí)通常需要幾秒甚至幾十秒的時(shí)間，顯然，這種方案不適用動(dòng)態(tài)均流要求較高的場(chǎng)合。

(三)發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于超級(jí)電容儲(chǔ)能的電壓源型逆變器多并聯(lián)均流控制方法，它可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，是一種操作方便，計(jì)算簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)且使用場(chǎng)合廣的均流控制方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種基于超級(jí)電容儲(chǔ)能的電壓源型逆變器多并聯(lián)均流控制方法，其特征在于，它包括以下步驟：

(1)基于逆變器輸出電壓V_O-n的均方根值的閉環(huán)控制：

①將逆變器輸出電壓目標(biāo)值的均方根值V_RMS、幅值V_A和相位ω作為目標(biāo)給定值；

②設(shè)定電壓閉環(huán)控制的輸入，即步驟①中設(shè)定目標(biāo)值，且為電壓均方根值V_RMS，對(duì)逆變器輸出的瞬時(shí)電壓值V_O-n取均方根值，并將該均方根值作為電壓閉環(huán)控制輸出的反饋值與給定的電壓均方根值V_RMS做差，得到ΔV；

③將上述步驟得到的ΔV進(jìn)行比例積分運(yùn)算得到控制器的控制值V_PI，即：

其中K_P為比例系數(shù)，T_I為積分系數(shù)。

④將步驟③得到的控制值V_PI與步驟①中的電壓目標(biāo)給定值的幅值V_A相加，并與逆變器輸出的目標(biāo)值中相位ω的正弦量sin(ωt)相乘，得到m1：

m1＝(V_PI+V_A)×sin(ωt)

(2)基于電流前饋和電壓前饋控制的逆變器多并聯(lián)環(huán)流抑制控制及超級(jí)電容能量均衡控制：