[發明專利]基于分散控制的多逆變器并聯共模環流抑制方法

在審

• 申請號: 202010117200.0
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111756266A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 王坤放;何晉偉;董哲
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02M7/493
• 分類號: H02M7/493;H02J3/38;H02M1/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開一種基于分散控制的多逆變器并聯共模環流抑制方法，包括以下步驟：(1)利用鎖相環技術，得到各逆變器并網點的實時相角，并以網側相角θ_pcc作為基準，用程序判斷在θ_pcc過零時，利用載波產生計數器Counter的值，判斷出此時各逆變器自身載波的相位，計算自身載波相位與網側相位的差值Δθ；(2)根據變流器正常工作時的開關頻率，計算得出移相所需載波幅值，令當前的非同步載波相位零點，每過一個工頻周期，向網側相位零點有些許偏移；(3)當并聯的每臺逆變器重復進行步驟(2)中動作，經過若干工頻周期，達到自身載波相位零點與網側相位零點幾乎重合的效果，從而達到各逆變器之間載波同步的效果，進而抑制由于逆變器之間載波不同步帶來的共模環流。

技術領域

本發明涉及用于多逆變器并聯環境下抑制由于各逆變器之間載波不同步所帶來的共模電流的方法，具體是以分散控制方式進行動態載波移相的PWM調制方式以抑制并聯逆變器之間的共模環流。

背景技術

隨著風力發電和光伏發電中變流器容量的增加，通常利用并聯功率模塊以確保更高的功率等級、可靠性和靈活性，并聯功率模塊與傳統單一模塊相比，具有開關應力小，成本低等優點。目前的研究工作集中在并聯逆變器，包括功率共享和共模電流抑制等等。對于功率或負載均流，并聯逆變器可以具有不同的硬件拓撲、電路參數、調制技術和控制器參數，因為它們彼此完全獨立。然而，對于共模環流抑制應用，并聯逆變器的硬件調制和控制器應相同，以盡可能減少共模環流。當并聯逆變器共用交直流母線時，零序通路內的總阻抗很小，因此零序(共模)環流成為并聯逆變器的一個關鍵問題和限制，共模環流會導致輸出電流失真、電流增大等不利影響。

目前關于共模環流抑制的研究，一方面可以通過使用硬件設備通過切斷其流通路徑來消除共模環流，包括分離直流電壓源和交流線路上的隔離變壓器，它們將零序路徑轉換為直流和交流側的開路。然而，昂貴而笨重的無源器件將增加多逆變器并聯系統的成本和體積。另一方面，并聯模塊的同步是通過消除或減少產生源來抑制共模環流的有效路徑，有研究提出了基于通信的并聯模塊同步控制，但通信的加入導致了設備成本的增加。因此，需要一種手段，在沒有通信的情況下，實現各模塊獨立控制并且能達到同步的效果。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供了一種用于多臺逆變器并聯情況下，基于分散控制的共模環流抑制的載波同步移相方法，本發明是利用網側相位作為同步基準，各逆變器通過獨立的控制器通過控制算法達到各自載波與網側電壓相位零點重合，從而達到各逆變器載波同步的目的，進而有效減少共模環流的通路，抑制共模環流，減小器件電流應力。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

基于分散控制的多逆變器并聯共模環流抑制方法，用于至少兩臺三相并網逆變器并聯運行情況下，包括以下步驟：

(1)利用鎖相環技術，得到各逆變器并網點的實時相角，并以網側相角θ_pcc作為基準，用程序判斷在θ_pcc過零時，利用載波產生計數器Counter的值，判斷出此時各逆變器自身載波的相位，計算自身載波相位與網側相位的差值Δθ；

(2)根據步驟(1)中得到的相位差值Δθ，根據變流器正常工作時的開關頻率，計算得出移相所需的載波幅值，令當前的非同步載波相位零點，每過一個工頻周期，向網側相位零點有些許的偏移；

(3)當并聯的每臺逆變器重復進行步驟(2)中動作，各逆變器能夠在不經過通信的情況下，通過獨立的控制器，經過若干工頻周期，達到自身載波相位零點與網側相位零點幾乎重合的效果，從而達到各逆變器之間載波同步的效果，進而抑制由于逆變器之間載波不同步帶來的共模環流。

進一步的，步驟(1)包括以下步驟：