[發明專利]一種基于零序分量的三相逆變電源并聯功率均衡方法

有效

• 申請號: 201811582517.0
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109361324B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 李銳;吳浩偉;蔡凱;金翔;蔡久青;汪文濤;李小謙;鄧磊;歐陽暉;李可維;姜波;周樑;徐正喜;陳濤;魏華;羅偉;耿攀
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: H02M7/493
• 分類號: H02M7/493
• 代理公司: 北京律譜知識產權代理事務所(普通合伙) 11457
• 代理人: 黃云鐸

本發明公開了一種基于零序分量的三相逆變電源并聯功率均衡方法。本發明的功率均衡方法通過將三相逆變電源之間的零線相互連接，構成零序回路總線，每臺逆變電源發出一個微小的零序分量，零序分量的幅值和相位信息來分別表征無功和有功信息，從而利用檢測零序回路總線上零序分量的綜合信息來實現設備有功和無功的閉環均衡控制。本發明提出的方法無需常規均衡方案的通訊和信號總線，無需額外復雜的通訊或總線邏輯裝置，利用設備本身的零線實現了功率信息的交互，抗擾性能強，功率均分速度快，方法簡單易行，效果明顯。

技術領域

本發明涉及并聯運行的直流-交流電能變換裝置，具體涉及一種基于零序分量的三相逆變電源并聯功率均衡方法。

背景技術

逆變電源可以將直流電制變換為交流電制，提供具有良好品質的各種交流用電。隨著微網以及智能電網技術的發展，微網的容量需求逐步擴大，因此微網內部通常會分布有多個逆變電源，為了實現多臺分布式逆變電源的穩定運行和更高經濟效益，就需要多臺逆變電源實現相互之間功率的均衡分配。這就要求逆變電源除了自身的電壓控制以外，還需要相互之間進行信息的交互，進而幫助實現功率均分控制。

傳統的逆變電源功率均分方法一般分為兩大類，一類是通過下垂控制方法實現功率均分；一類是通過通訊網絡或信號總線實現多個逆變電源功率信息的交互，進而完成功率均分控制。下垂控制方法雖然不需要額外的通訊或總線裝置，然而由于下垂特性的引入，逆變電源輸出電壓品質下降，并且功率均分效果受線路阻抗特性和下垂系數影響很大，功率均分效果并不理想。通過逆變電源之間功率信息的交互，進而通過計算所有在網逆變電源平均功率，再與自身功率進行比較來實現功率閉環控制的方法，可以實現功率的良好均分效果，且不影響輸出電壓特性。然而用通訊網絡或信號總線實現功率信息交互，一是需要額外的通訊和總線裝置，二是功率均分速度受到通訊速率和信號傳輸延時的影響，三是弱電信號在網絡中很容易受到強電磁干擾而影響信息交互的正確性，最后當網絡或總線裝置出現故障時會導致功率信息交互出現錯誤，影響功率均分控制的效果。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于零序分量的三相逆變電源并聯功率均衡方法，能夠使用一根電纜和一個電阻的連接，通過注入零序分量的方式，實現多臺逆變電源之間快速的強抗擾的具備故障自動隔離能力的功率均分控制。

本發明提供了一種基于零序分量的三相逆變電源并聯功率均衡方法，所述方法用于對多個并聯的逆變電源進行功率均衡，每個所述逆變電源包括三相分別獨立的三相逆變橋、三相獨立的A、B、C相交流濾波電路、三相變壓器、零序電阻Rz、測量三相輸出電壓和電流的第一傳感器、測量零序電阻兩端電壓的第二傳感器、基于零序分量的功率均分控制模塊以及逆變電源自身的閉環控制模塊，其中，每個三相逆變橋連接的每一相連接一個交流濾波電路后與三相變壓器的一相繞組相連，功率均分控制模塊包含零序分量矢量合成器、零序壓差傅里葉變換器、幅值調節PI運算器、相位調節PI運算器，其特征在于，所述功率均衡方法包括下述步驟：

(1)、對于任意一臺逆變電源，將其三相變壓器的零線連接到一個零序電阻Rz，各個逆變電源的零序電阻Rz具有相同阻值，并且各個逆變電源的零序電阻Rz均連接在一起，形成零序總線，所述零序電阻R_Z的阻值應遠大于逆變電源輸出線路阻抗；

(2)、對于每一臺逆變電源，獲取其第一傳感器測得的電壓和電流信號，基于該電壓和電流計算當前逆變電源自身的有功功率P_n和無功功率Q_n，然后將有功功率P_n和無功功率Q_n送入零序分量矢量合成器，以計算得到該逆變電源應該輸出的零序分量ZV_n，零序分量ZV_n與檢測到的三相電壓V_A,B,C相加后送入該逆變電源自身的閉環控制器，所述的零序分量矢量合成器采用下述公式(I)計算得到目標零序分量ZV_n：