[发明专利]基于同步参考电压的多台PWM变流器并联运行控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于多台PWM变流器并联运行系统的控制方法，特别涉及一种用于抑制环流的多台PWM变流器并联运行的主从控制方法。

背景技术

传统的T业变频电源通常由功率二极管和晶闸管等构成，交流电源或直流电源经过传统工业变频电源变换后，会对电网注入大量谐波。随着工业发展，变频电源的应用越来越广泛，特别是应用于冶金行业中的基于功率开关器件的各种大功率整流电源和特种逆变电源等数量和容量都越来越庞大，各种工业变频电源对配电网电能质量的影响越来越严重，如何提高工业变频电源的电能变换效率和降低其谐波产生量已成为工业界的一个重要课题。

目前，为了提高各种变频电源的电能变换效率和电能质量，以及为了提高变频电源系统的总容量，有器件串联型工业变频电源和模块并联型工业变频电源两种解决方案。器件串联型工业变频电源方案能有效地解决大容量电源问题，并且能有效改善输出电能的质量，但是当其容量固定时，在实时负荷变小或者生产规模减小时就会出现电源容量闲置的问题，降低了电源设备的利用率和灵活性。模块并联型工业变频电源方案是由多组小容量的工业电源并联连接构成，其容量的大小可以灵活地增大和减小，可以方便地根据实际生产需要增减装置数量，提高设备利用率。除此之外，模块并联型工业变频电源方案具有冗余运行特点，能大幅降低电源设备发生故障时的风险。因此，采用PWM变频器作为变频电源的前级功率变换电路已成为当前和今后的发展趋势。

模块并联型工业变频电源方案中的变频电源模块通常是使用PWM变流器作为各种变频电源的前级功率变换电路，其工作原理是:PWM变流器将来自配电网的工频交流电整流成直流电，后级功率电路根据负载特性和需求分别采用DC/AC或DC/DC等拓扑结构将直流电能变换成满足负载要求的交流电或直流电。这种基于PWM变流器作为前级功率变换电路的模块化工业变频电源将PWM变流器的交流输入侧并联连接在配电网中，这样能在不影响工业现场生产运行的条件下灵活、有效的扩大电源系统的容量。但是，当各并联运行的电源模块中的PWM变流器的交流侧电压不一致时，就会在PWM变流器之间产生环流。这种变流器之间的环流会增加设备损耗，降低变频电源的电能变换效率，在环流较大时还会对PWM变流器中的功率开关器件产生烧毁性危害。因此，研究一种能抑制环流的多台PWM变流器并联运行控制方法对提高工业变频电源的电能变换效率和安全性具有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种具有良好的冗余运行性能的基于同步参考电压的多台pWM变流器并联运行控制方法，有效抑制多台PWM变流器之间的环流。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种基于同步参考电压的多台PWM变流器并联运行控制方法，适用于多台PWM变流器并联运行系统，所述多台pWM变流器并联运行系统包括多个并联运行模块，所述并联运行模块包括依次连接的PWM变流器、后级变换器和负载，所述PWM变流器连接一个从控制器，所述PWM变流器与所述后级变换器之间接有直流侧电容;所述各并联运行模块的pWM变流器均与配电网交流母线连接，所述各并联运行模块的从控制器、负载均与主控制器连接;该方法为:

1)主控制器采集各并联运行模块的负载总有功功率P_总负载、负载总无功功率Q_总负载、配电网交流母线电压E*和频率ω*，然后采用下垂系数控制方法得到各并联运行模块的PWM变流器的输出电压的同步参考电压u*;

2)每并联运行模块的从控制器采集各自负载的有功功率P_负载n、无功功率Q_负载n及直流侧电容电压U_dcn,然后经过PI控制器得到该模块中PWM变流器的输入电流参考值

3)根据上述步骤1)中的输出电压的同步参考电压u*、配电网交流母线电压u_s及PWM变流器的输入电流参考值，各并联运行模块的从控制器计算得到PWM变流器的总输出阻抗目标值Z_n总输出，然后利用总输出阻抗目标值Z_n总输出计算得到用于控制备并联运行模块的PWM变流器的虚拟阻抗值Z_n虚拟;

4)各并联运行模块的从控制器根据步骤1)和步骤3)中计算得到的输出电压的同步参考电压u*和各台PWM变流器的虚拟阻抗值Z_n虚拟，采用虚拟阻抗控制方法实现各并联运行模块PWM变流器的零环流并联运行控制。