[发明专利]电压源型PWM整流器的并联结构及其整流器控制方法

说明书

技术领域

本发明属电力电子应用技术领域，特别涉及一种电压源型PWM整流器的并联结构及其整流器控制方法。具体说是关于分布式电源，可再生能源发电并网，充放电及其储能等系统的新型电力电子整流器大功率化、模块化的并联技术和方法。

背景技术

交直流变换在整个电力电子装置中所占的比例很大，绝大多数直流(DC)电源都需要通过交流(AC)电源进行整流来获取。传统的整流装置是采用二极管组成的半波、全波或桥式整流；或采用晶闸管的相控整流，但是这些整流装置存在功率因数低，交流侧波形畸变严重等缺点。自从20世纪80年代后期开始将PWM(脉冲宽度调制)技术引入整流器控制中，这种高功率因数PWM整流器技术已成为国内外研究的热点。电压源型PWM整流技术是一种新型电力电子整流技术，与传统的整流技术相比，整流器网侧电流接近正弦波，谐波含量小；网侧功率因数可控，例如单位功率因数控制，或者根据需要参与公共连接点(PCC)的无功功率调节，吸收或发出无功功率；有着明显的技术优势：

1)电压源型PWM整流器的能量可以双向变换，在保证直流电压恒定的基础上，自动实现能量的双向流动，而不需要改变电路的拓扑接线方式。

2)快速的动态传输响应能力。

随着电压源型PWM整流器应用程度的深化，大功率、规模化工程应用势在必行。然而电压源型PWM整流器采用积木方式并联扩大容量的方法遇到了问题。由于电压源型PWM整流器一般采用双闭环控制策略，外环控制整流器直流输出电压U_dc，内环控制整流器网侧交流电流；并且在满足恒值控制直流电压U_dc的目标下，能量自动双向变换，即：当直流侧电压高于给定值时，调节器作用的同时，能量自动从直流侧流向整流器网侧，当直流侧电压低于给定值时，调节器作用的同时，能量自动从整流器网侧流向直流侧。由于各个整流器给定参数以及调节参数的分散性，可能造成给定参数的细小差异，以及调节参数的不一致，当两个或多个电压源型PWM整流器并联时，在同一时刻，将可能出现部分整流器工作在整流状态，部分整流器工作在有源逆变状态。由于各电压源型PWM整流器的内阻均极小，这种部分整流、部分有源逆变的情形可能在所并联的电压源型PWM整流器之间形成大的环流，轻则影响整流器的正常工作，影响整个系统的稳定性，降低系统的性能；重则危害，甚至损坏所并联的电压源型PWM整流器系统。因此，一般不允许电压源型PWM整流器并联工作。

发明内容

本发明的目的是提出一种电压源型PWM整流器的并联结构及其整流器控制方法。以满足电压源型PWM整流器大功率化、积木化、模块化应用的技术需求。

所述电压源型PWM整流器的并联结构，其特征在于，所述电压源型PWM整流器的拓扑电路结构分为单相电压源型PWM整流器的并联结构、三相电压源型PWM整流器的并联结构以及以三相电压源型PWM整流器的并联结构为模块的多模块三相电压源型PWM整流器的并联结构；

所述单相电压源型PWM整流器的并联结构是指主电路由采用具有反并联二极管的功率开关管构成上臂和下臂，上、下臂串联构成一个桥臂；两个桥臂并联组成单相全桥，直流侧并联滤波电容器C，构成典型的单相电压源型PWM整流器。多个单相电压源型PWM整流器电路并联组成单相电压源型PWM整流器的并联结构，其特点是：各个桥式整流电路的交流取自同一个交流电源，直流端并联构成直流母线，共同分担直流负载RL。

所述三相电压源型PWM整流器的并联结构是指主电路由三个单相电压源型PWM整流器电路并联组成的电路，各相采用具有反并联二极管的功率开关管构成上臂和下臂，上、下臂串联构成一个桥臂；三个桥臂并联组成三相桥式电路，三相交流电源火线经三相线性电感L接入各相桥臂的上下臂连接处，直流侧并联滤波电容器C，构成典型的三相电压源型PWM整流器电路；其中，各个桥式整流电路的交流取自同一个交流电源，直流端并联构成直流母线，共同分担直流负载RL；交流电源火线经线性电感L接入一相桥臂的上下臂连接处，零线直接接另一相桥臂的上下臂连接处。

所述多模块三相电压源型PWM整流器的并联结构是三相电压源型PWM整流器的并联结构为一个模块，1-N个并联，其中，各个桥式整流电路的交流取自同一个交流电源，直流端并联构成直流母线，共同分担直流负载RL。