[發明專利]一種多臺逆變器并聯運行的多目標協調控制方法

有效

• 申請號: 202110085751.8
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112865177B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 孫向東;張藝豪;劉江;任碧瑩;張琦
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/483
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王敏強

本發明公開了一種多臺逆變器并聯運行的多目標協調控制方法，具體包括如下步驟：步驟1，提出一種三相電流獨立控制的并網電流均衡控制數字控制策略，根據該控制策略推導出并網電流均衡控制占空比表達式；步驟2，采用一種基于并網電流均衡控制和占空比的中點電壓平衡控制方法，推導出中點電壓平衡控制的占空比表達式；步驟3，在并網電流均衡控制數字控制策略的基礎上，提出一種基于虛擬電感的環流抑制方法，推導出環流抑制的占空比表達式；步驟4，分析步驟1～3所得的占空比表達式關系，實現對并網電流均衡控制、中點電壓平衡控制及環流抑制三個目標的協調控制。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，涉及一種多臺逆變器并聯運行的多目標協調控制方法。

背景技術

T型三電平并網逆變器作為最常見的能量雙向流動的變換器拓撲之一，具有功率器件少、開關損耗小、效率高等優點。通常情況下，在能源轉換系統之中，小功率多臺變換器并聯運行是提高系統功率的常見操作。這種變換器的并聯操作帶來的便利之處有以下幾點：一方面能夠靈活的協調功率等級；另一方面，在相同功率等級下的系統中，小功率多臺變換器并聯操作能夠減少單臺變換器的電流應力，增加整個系統的效率等。因此，T型三電平并網逆變器憑借自身的優勢，常常被應用在DC-AC能源轉換系統中。一般，在多臺T型三電平并網逆變器的并聯運行中，需要考慮的問題主要有均流控制、環流抑制以及中性點電位(NPP)平衡三個方面。

發明內容

本發明的目的是提供一種多臺逆變器并聯運行的多目標協調控制方法，采用該方法能夠實現三相并網電流均衡控制的獨立控制，而且還能夠實現過調制下多控制目標的協調控制。

本發明所采用的技術方案是，一種多臺逆變器并聯運行的多目標協調控制方法，具體包括如下步驟：

步驟1，提出一種三相電流獨立控制的并網電流均衡控制數字控制策略，根據該控制策略推導出并網電流均衡控制占空比表達式，同時對共模電壓進行估計；

步驟2，采用一種基于并網電流均衡控制和占空比的中點電壓平衡控制方法，推導出中點電壓平衡控制的占空比表達式；

步驟3，在并網電流均衡控制數字控制策略的基礎上，提出一種基于虛擬電感的環流抑制方法，推導出環流抑制的占空比表達式；

步驟4，分析步驟1～3所得的占空比表達式關系，實現對n臺T型三電平逆變器并聯系統協調控制。

本發明的特點還在于，

步驟1的具體過程為：

選取一臺T型三電平并網逆變器建立數學模型，根據基爾霍夫電壓定律，得到T型三電平并網逆變器的電壓表達式為：

其中，u_xo、i_x、L_x表示單臺T型三電平并網逆變器的x相的輸出電壓、電感電流和濾波電感，e_x表示T型三電平并網逆變器x相的電網電壓；u_no表示共模電壓；

假設T型三電平的中點電位是平衡的，則滿足u_c1＝u_c2＝U_dc/2，其中u_c1和u_c2分別是公共直流母線上、下電容電壓；

忽略功率開關的死區時間和開關壓降的影響，逆變器的輸出電壓表達式如下：

u_xo＝d_xU_dc/2 (2)；

其中，d_x表示x相并網電流均衡控制的占空比，U_dc表示直流母線電壓；