[發明專利]單相T型三電平逆變器并聯系統環流評估方法及抑制方法

有效

• 申請號: 202011132411.8
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112234854B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 張承慧;王志禎;邢相洋;李曉艷;劉璽
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M7/483
• 分類號: H02M7/483;H02M7/493;H02M1/12;H02J3/38
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 祖之強

本公開提供了一種單相T型三電平逆變器并聯系統環流評估方法及抑制方法，所述抑制方法為：獲取單相T型三電平逆變器并聯系統的運行狀態數據和逆變器參數數據；在任意并聯的兩臺逆變器的調制波中共同注入第一偏置分量來進行中點平衡控制；根據獲取的數據和預構建的電路模型得到無差拍控制器，在其中一臺逆變器的調制波中注入第二偏置分量來進行環流抑制的解耦控制；分別將兩組修正后的調制波與載波信號比較，得到并聯的兩臺單相T型三電平逆變器的PWM控制信號；本公開同時解決了中點電位平衡與環流存在問題，提高了可再生能源并網系統的電能質量。

技術領域

本公開涉及可再生能源發電與電力電子調控技術領域，特別涉及一種單相T 型三電平逆變器并聯系統環流評估方法及抑制方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

再生能源發電是解決化石能源枯竭，環境污染惡化的關鍵解決方案。作為可再生能源與電力系統的接口，大量電力電子設備與電力系統互聯，造成了傳統電力系統的電力電子化。相比較于兩電平逆變器，三電平逆變器具有更低的電壓應力與諧波含量，可以有效減小濾波器的體積，更適用于可再生能源發電領域。常用的三電平逆變器拓撲包括I型三電平逆變與T型三電平逆變器，其中T型三電平逆變器具有更加優良的性能，例如較小的導通損耗，更加均勻的損耗分布，同時需要更少的驅動電源，已廣泛應用于可再生能源發電領域。

隨著可再生能源容量的不斷提升，對與其互聯的逆變器要求越來越高，研究人員提出了許多解決方案。其中，使用多臺較小容量逆變器組成并聯結構以代替單個大容量逆變器的解決方案，可以直接使用現已規模化生產的成品逆變器，而不需要在拓撲以及硬件方面做出改進，以其簡便性在眾多方案中脫穎而出。單相T型三電平逆變器的并聯運行，不僅可以提升逆變器系統的額定容量，還可以針對可再生能源的波動性，在不同時間段內靈活配置各子模塊的投切方案，使投入使用的子模塊均處于高效工作狀態，以達到提升系統整體效率的目的。同時，由于使用了多個子模塊并聯的結構，有效提升了系統的冗余性，安全性與可擴展性。并且，各子模塊擁有相同的規格，方便技術人員對該逆變器并聯系統進行檢修與維護。

本公開發明人發現，針對單相T型三電平逆變器并聯運行情況，雖然各逆變器子模塊規格相同，但是不可避免得會存在硬件或者調控策略上的差異，可能在各并聯子模塊間引入環流，造成輸出電流諧波嚴重畸變，威脅可再生能源并網系統的安全穩定運行。并且，單相T型三電平逆變器的中點平衡問題也會與并聯系統環流問題構成耦合關系，難以同時進行控制。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本公開提供了一種單相T型三電平逆變器并聯系統環流評估方法及抑制方法，通過合理的結構變換，基于并聯系統的電路模型建立了各并聯T型子模塊間環流的數學模型，定義了環流產生的激勵源以及影響環流大小的關鍵電感參數；在此基礎上，提出了同時解決中點電位平衡與環流存在問題的載波注入調制方法，提高了可再生能源并網系統的電能質量。

為了實現上述目的，本公開采用如下技術方案：

本公開第一方面提供了一種單相T型三電平逆變器并聯系統環流評估方法。

一種單相T型三電平逆變器并聯系統環流評估方法，包括以下步驟：

獲取單相T型三電平逆變器并聯系統的運行狀態數據和逆變器參數數據；

根據獲取的數據和預構建的電路模型，得到中點電位平衡控制與環流抑制的耦合關系以及環流的激勵源；

其中，電路模型至少包括兩個并聯的單相T型三電平子模塊，各個子模塊直流側中點連接在一起，且交流側電源等效變換為兩個大小相等、參考方向相反的理想交流電源。

本公開第二方面提供了一種單相T型三電平逆變器并聯系統環流評估系統，包括：

數據獲取模塊，被配置為：獲取單相T型三電平逆變器并聯系統的運行狀態數據；