[发明专利]一种基于零序环流前馈的并联三相四桥臂逆变器环流抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种基于零序环流前馈的并联三相四桥臂逆变器环流抑制方法，属电能变换装置中的控制技术。

背景技术

随着新能源、航空、电动汽车等领域分布式发电对变换器功率容量和电能质量提出越来越高的要求，多逆变器并联扩容技术得到越来越多的关注。其中采用共输入母线的逆变器并联不同于传统的直直变换器并联，当多个逆变器并联时，除了实现功率平衡，还要求并联逆变器同一相桥臂输出电压以及幅值相位的动态一致，以抑制共直流母线的并联逆变器间的环流。而三相四桥臂逆变器与三相三桥臂逆变器相比，因其相间控制解耦、带不平衡负载能力等优点得到广泛的应用。

直流电压利用率是采用PWM调制的逆变器一个固有问题，三次谐波注入是目前逆变器提高直流电压利用率的一种普遍采用的方法。直流电压利用率的提高有助于降低逆变器输入侧电压等级、减少开关损耗、提高输出波形质量。对于三相四桥臂逆变器可以采用三相电流环输出误差信号合成三次谐波，并注入第四桥臂和三相桥臂的控制信号中以实现三次谐波注入，该方法控制简单，适用于模拟电路实现。当多台逆变器并联时，由于各个逆变器之间的主电路参数和模拟电路控制参数不可能完全一致，导致电流环输出误差信号瞬时不平衡，从而各个逆变器所合成的三次谐波信号瞬时不一致。当各个逆变器内部产生的三次谐波信号叠加到本逆变器控制信号后，等效于引入不平衡的扰动分量，并在逆变器之间产生输出桥臂电压的相位和幅值差。该扰动最终表现为并联单元之间零序环流的形式，并叠加在并联逆变器的输出电感电流上，增大了环流的峰值。虽然对于该问题可以通过将所有并联单元独立生成的三次谐波信号叠加取平均值，并将该平均值作为公共的三次谐波信号抵消零序分量的方法来解决，但是该方法增加了逆变器之间的信号通讯，而且若其中某一个或几个逆变器出现故障，则需要整机停机，影响了整机的冗余性。因此有必要研究一种不依赖并联逆变器之间信号通讯的零序环流抑制方式，同时保证并联单元间的冗余性，以保证基于三次谐波注入的并联三相四桥臂逆变器的环流得到有效抑制。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于三次谐波注入的并联三相四桥臂逆变器均流控制方法，使零序环流抑制不依赖并联逆变器之间信号通讯的，同时保证并联逆变器间的冗余性。

技术方案：一种基于零序环流前馈的并联三相四桥臂逆变器环流抑制方法，通过基于电压电流双环平均电流控制的分布式环流抑制方法，实现多个三相四桥臂逆变器并联拓扑的并联，三相桥臂输出滤波电感电流均流，抑制并联桥臂间环流；同时将逆变器共用的电压外环产生的三相输出滤波电流基准信号相加作为本并联单元零序电流基准信号，将各逆变器第四桥臂电感电流与所述零序电流基准比较后经过比例积分环节生成第四桥臂调制信号，控制各逆变器第四桥臂实现第四桥臂电感电流均流。

作为本发明的改进，还包括如下步骤：

步骤1)，将共用的电压外环产生的三相输出滤波电感电流基准信号相加作为零序电流基准信号，将一个并联逆变器内部三相输出滤波电感电流反馈值相加作为本逆变器的零序电流反馈信号，然后将所述零序电流反馈信号与零序电流基准信号的差值通过比例环节放大后，作为本逆变器的零序环流抑制前馈控制信号；

步骤2)，将各逆变器三相电流环输出误差信号叠加到本逆变器的所述零序环流抑制前馈控制信号上得到电流环三相调制信号，并将各逆变器电流环三相调制信号合成对应的三次谐波信号；

步骤3)，将所述各三次谐波信号叠加到对应逆变器的三相调制信号中，从而生成各逆变器的三相并联桥臂调制信号；同时将各三次谐波信号叠加到对应各逆变器第四桥臂调制信号中，最终实现整机三次谐波注入。

有益效果：各逆变器控制采用共电压外环，逆变器三相滤波电感电流通过比例积分环节跟踪电压外环所产生的三相输出滤波电流基准信号，同时第四桥臂电感电流跟踪零序电流基准，实现三相和中线电感并联均流，平衡各逆变器的功率。