[發明專利]用于T型逆變器并聯系統的中點平衡與環流抑制方法

有效

• 申請號: 202011163379.X
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112383238B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 張承慧;陳志遠;付有良;邢相洋;張博學;段彬;韓萬青
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02M7/487
• 分類號: H02M7/487;H02M7/493;H02M7/5387;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: 李琳

本發明提供了一種基于有限時間控制器的并聯T型逆變器系統的中點平衡與環流抑制方法。該方法首先構建基于有限時間控制器的電容電壓閉環控制，實時調整并聯系統中點電位調節能力較強的冗余小矢量的作用時間，進而實現中點電位的快速平衡控制；在此基礎上，進一步構建基于有限時間控制器的環流閉環控制，再次調整并聯系統中環流調節能力較強的冗余小矢量的作用時間，最終實現并聯系統的環流抑制。本發明能夠同時實現并聯系統的中點平衡與環流抑制，且中點平衡控制與環流抑制互不影響；不僅減少了直流側電容和功率回路開關管承受的電壓應力，而且降低了交流側并網電流的諧波含量，減少了對電網的諧波污染，保證了并聯T型逆變器系統的安全可靠運行。

技術領域

本發明屬于中點平衡與環流抑制技術領域，具體涉及一種用于T型逆變器并聯系統的中點平衡與環流抑制方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

近年來，伴隨新能源發電與電力電子技術的快速發展，T型三電平逆變器憑借自身存在的諧波低、效率高、熱量分布均勻等諸多優勢被廣泛應用。

然而，對于T型三電平逆變器系統來說，其自身固有的中點不平衡問題不僅會導致交流側并網電流的畸變，同時會增加功率器件的電壓應力，甚至會損壞功率器件、擊穿直流側電容。

另外，為了提高分布式能源發電系統的功率等級，通常將T型三電平逆變器進行并聯，然而，T型三電平逆變器的并聯會帶來環流問題，環流會引起并網電流畸變，加大對電網的諧波污染，嚴重威脅系統的安全可靠運行。

為此，同時實現T型三電平逆變器并聯系統的中點平衡與環流抑制具有重要的現實意義。

在中點平衡控制方面，目前主要有硬、軟兩種方案。一方面，硬件方案主要包括：1)上下電容電壓分別由兩路獨立的直流電源單獨供電；2)用額外的變流器向電容中點注入或抽取電流。然而，該方案會帶來系統成本的顯著增加。另一方面，軟件方案主要包括：1)基于比例P控制器的中點電位平衡控制方法；2)基于比例積分PI控制器的中點電位平衡控制方法；3)基于模型預測控制的中點電位平衡控制方法；4)基于無差拍控制器的中點電位平衡控制方法。然而，在上述軟件控制方案中，方案1與方案2均存在：動態響應速度慢、抗干擾能力差等缺陷，方案3與方案4均存在：受制于系統模型、對系統硬件參數依賴性強、通用性差等缺陷。

在環流抑制方面，國內外主要從硬件和軟件兩個方面進行解決。其中，硬件方面包括：1)每臺T型逆變器采用單獨的直流供電電源；2)并聯系統交流側安裝隔離變壓器；3)并聯系統環流通路上附加相間電抗器。然而，該方案會增加系統的成本與體積。另一方面，軟件方案主要包括：1)基于比例積分PI控制器的并聯環流抑制方法；2)基于無差拍控制器的并聯環流抑制方法。然而，在上述軟件控制方案中，方案1存在：動態響應速度慢、抗干擾能力差等缺陷，方案2存在：受制于系統模型、對系統硬件參數依賴性強、通用性差等缺陷。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種用于T型逆變器并聯系統的中點平衡與環流抑制方法，本發明能夠同時實現并聯系統的中點平衡與環流抑制，且中點平衡控制與環流抑制互不影響。

根據一些實施例，本發明采用如下技術方案：

一種用于T型逆變器并聯系統的中點平衡與環流抑制方法，包括以下步驟：

對并聯系統直流母線上下電容與端口電壓實時采集，并將其瞬時模擬量進行轉換；

將上下電容電壓進行求差運算，并將其差值作為第一有限時間控制器的輸入量，計算出實現并聯系統的中點平衡對各臺逆變器調制波的調節量，調整并聯系統各逆變器的三相調制波；

進行并聯系統零序環流的實時采集，并將其瞬時模擬量進行轉換；