[发明专利]一种三相逆变器并联的有源环流抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种逆变器并联系统中的环流抑制方法。

背景技术

由于电力电子技术的快速发展及其应用领域的日益扩大，许多设备对供电系统的可靠性、功率容量、性能等提出了越来越高、越来越严格的新要求，传统的集中式供电方式已经不能满足这些要求。在逆变器并联系统中，各个模块分担负载电流、便于能量分配;具有冗余功能，系统可靠性高;同时具有易于模块化、标准化、良好的维护性等优点。因此被广泛地应用于重要和敏感性负载的供电系统，诸如金融、航空航天等重要部门和领域。逆变器并联技术，能够方便的实现电源的高可靠性、高功率容量、优良的动静态性能等。在逆变器并联系统中，如何减小环流、实现系统均流是逆变器并联技术的重点和难点。逆变器直接并联运行时，可使系统体积减少、成本降低，但并联逆变器之间会产生环流。传统的方法多采用阻断环流通路的方法，例如采用各并联逆变器模块的直流母线电压分离，即非共直流母线方式，或者在各并联逆变器模块交流侧加隔离变压器或通过增加电抗器等来抑制环流。但这些方法使系统的体积增大，降低了整个装置的功率密度且成本提高（如：陈良亮，肖岚等发表的学术论文《一种基于耦合电感的逆变器并联系统环流抑制方法》）。为了减少并联运行逆变器的体积和降低成本，又有学者提出使用相间阻抗来提供高零序分量阻抗，但该相间阻抗在中、高频时阻抗比较大，而在低频时阻抗比较小，因此该方法不能很好的抑制低频环流。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在不增加额外硬件成本和体积重量的情况下，提高各并联逆变模块的电流均衡控制能力的三相逆变器并联的有源环流抑制方法。

本发明的目的是这样实现的：

N个分布式并联的三相逆变器模块的输出连接共同的负载构成三相逆变器并联系统，N=1，2，……，单个逆变器模块主电路及其控制系统；将三相逆变器并联系统中表征各模块零序电压控制作用的时间变量T_u0N，N=1，2，……，送至数字CAN通信总线，任一逆变器模块均可接收其它逆变器模块的T_u0N分量，并在各自控制系统中完成对该分量的平均值运算，将其与自身零序电压控制作用的时间变量T_u0N之差作为本逆变器模块零序电流控制环路的前馈补偿量，结合零序电流控制通道的输出和并联系统采用dq轴解耦控制时SVPWM调制输出所得的非零电压矢量作用时间，按照线性分配机制对零电压矢量作用时间进行调整，来获得单个三相逆变器各桥臂功率器件通断控制信号。

本发明的技术方案可以进一步描述为：

逆变器模块的控制系统在每个开关周期采样输出的三相交流电压和交流电流，分别对采样所获得的三相电压和三相电流信号进行三相静止到同步旋转的C3s/2r坐标变换，即abc坐标系到正交dq坐标系；

一方面，将对三相电压和电流进行坐标变换所得结果分别作为dq通道的电压和电流的反馈量，在dq坐标系下分别在dq通道对逆变器模块施加解耦的电压外环和电流内环的双环控制，将电流内环控制的结果用于进行SVPWM调制，根据SVPWM调制的结果得到任一扇区相邻非零电压矢量在下一开关周期的作用时间T_uN1和T_uN2，N=1，2，……，并据此解算出零序电压的作用时间T_uN0，N=1，2，……，同时逆变器模块的控制系统将各自的T_uN0送至数字CAN通信总线，三相逆变器并联系统中的任一逆变器模块将接受所有其它模块的T_uN0值，并在各自的控制系统中计算出所有T_uN0的平均值T_u0avg；

另一方面，根据电流的C3s/2r变换结果，提取出三相电流的零序分量，作为专门的零序电流控制通道的反馈量用于闭环控制；融合零序电流闭环控制通道的输出T_c0N、SVPWM调制输出T_uN1、T_uN2和T_uN0以及T_u0avg，对扇区相邻非零电压矢量和零电压矢量即000和111在下一开关周期的作用时间进行分配，并形成通断控制脉冲形成三相逆变器模块主电路功率器件通断控制的脉冲信号，此脉冲信号将经过驱动电路放大后施加到功率器件的控制级。