[发明专利]一种基于虚拟变压器的逆变器并联控制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟变压器的逆变器并联控制方法，其特征在于：所述控制方法采用虚拟变压器环节进行逆变器并联控制，将有源功率变换部件等效为无源功率变换部件进行控制，虚拟变压器环节中包含有与真实变压器外特性和变压器并联特性相一致的物理表达式，虚拟变压器环节通过物理表达式生成逆变器的调制算法用以控制逆变器电力电子器件的开关动作；当并联逆变器工作在孤岛模式时选择PQ下垂控制获得并联逆变器的输出电压幅值和相位；当并联逆变器工作在并网模式时选择锁相环控制获得并联逆变器的输出电压幅值和相位；通过加入虚拟阻抗来控制并联逆变器的闭环输出阻抗使之与并联逆变器容量相匹配，完成对并联逆变器进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟变压器的逆变器并联控制方法，其特征在于：采用虚拟变压器环节的算法，产生并联逆变器控制所需的调制波，通过控制逆变器调制波的幅值、相位和频率，确定并联逆变器开关器件的驱动波形，以使各个并联逆变器的调制波的相位、幅值和频率一致，减小并联逆变器之间的环流。

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟变压器的逆变器并联控制方法，其特征在于：采用虚拟变压器环节的算法，产生并联逆变器控制所需的载波，通过载波与调制波及逆变器输入输出物理量之间的函数关系，保持调制波不变，对载波的幅值、周期、和载波的上升度和下降度波形特征进行调节，对并联逆变器进行控制。

4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟变压器的逆变器并联控制方法，其特征在于：采用虚拟变压器环节的算法，产生并联逆变器控制所需的载波，通过载波与调制波及逆变器输入输出物理量之间的函数关系，使调制波和载波均进行幅值、周期、和波形的动态变化，对并联逆变器进行控制。

5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟变压器的逆变器并联控制方法，其特征在于：采用虚拟变压器控制，将真实的变压器并联时需要对各个变压器的容量按照短路阻抗标幺值成反比关系的特性，对应控制逆变器并联时通过加入虚拟阻抗控制并联逆变器的闭环输出阻抗以使并联逆变器按容量分配比例分担负载。

6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟变压器的逆变器并联控制方法，其特征在于：所述并联逆变器拓扑由多组逆变器系统依次级联组成，每组逆变器系统由直流电压源、三相逆变器、LC滤波器、线路阻抗、负载依次连接构成。

7.根据权利要求6所述的一种基于虚拟变压器的逆变器并联控制方法，其特征在于：所述并联逆变器由逆变器A和逆变器B并联组成；所述逆变器A由直流电压源V_dc1、第一开关管S_a1、第二开关管S_a2、第三开关管S_a3、第四开关管S_a4、第五开关管S_a5、第六开关管S_a6、第一电感L_a1、第二电感L_b1、第三电感L_c1、第一电容C_a1、第二电容C_b1、第三电容C_c1、第一阻抗Z_La1、第二阻抗Z_Lb1、第三阻抗Z_Lc1、第一负载R_a、第二负载R_b、第三负载R_c组成；

直流电压源V_dc1的正极分别与第一开关管S_a1、第三开关管S_a3、第五开关管S_a5的集电极相连，直流电压源V_dc1的负极分别与第二开关管S_a2、第四开关管S_a4、第六开关管S_a6的发射极相连；

第一开关管S_a1的发射极与第二开关管S_a2的集电极相连后与第一电感L_a1的一端相连组成第一桥臂，第一电感L_a1的另一端分别与第一阻抗Z_La1的一端、第一电容C_a1的一端相连，第一阻抗Z_La1的另一端与第一负载R_a的一端相连，第一负载R_a的另一端分别与第二负载R_b、第三负载R_c相连，第一电容C_a1的另一端分别与第二电容C_b1、第三电容C_c1一端相连；

第三开关管S_a3的发射极与第四开关管S_a4的集电极相连后与第二电感L_b1的一端相连组成第二桥臂，第二电感L_b1的另一端分别与第二阻抗Z_Lb1的一端、第二电容C_b1的一端相连，第二阻抗Z_Lb1的另一端与第二负载R_b的一端相连，第二负载R_b的另一端分别与第一负载R_a、第三负载R_c相连；第二电容C_b1的另一端分别与第一电容C_a1、第三电容C_c1一端相连；

第五开关管S_a5的发射极与第六开关管S_a6的集电极相连后与第三电感L_c1的一端相连组成第三桥臂，第三电感L_c1的另一端分别与第三阻抗Z_Lc1的一端、第三电容C_c1的一端相连，第三阻抗C_c1的另一端与第三负载R_c的一端相连，第三负载R_c的另一端分别与第一负载R_a、第二负载R_b相连；第三电容C_c1的另一端分别与第一电容C_a1、第二电容C_b1一端相连；

所述逆变器B由直流电压源V_dc2、第一开关管S_b1、第二开关管S_b2、第三开关管S_b3、第四开关管S_b4、第五开关管S_b5、第六开关管S_b6、第一电感L_a2、第二电感L_b2、第三电感L_c2、第一电容C_a2、第二电容C_b2、第三电容C_c2、第一阻抗Z_La2、第二阻抗Z_Lb2、第三阻抗Z_Lc2组成；

直流电压源V_dc2的正极分别与第一开关管S_b1、第三开关管S_b3、第五开关管S_b5的集电极相连，直流电压源V_dc2的负极分别与第二开关管S_b2、第四开关管S_b4、第六开关管S_b6的发射极相连；

第一开关管S_b1的发射极与第二开关管S_b2的集电极相连后与第一电感L_a2的一端相连组成第一桥臂，第一电感L_a2的另一端分别与第一阻抗Z_La2的一端、第一电容C_a2的一端相连，第一阻抗Z_La2的另一端分别与第一负载R_a的一端、逆变器A中第一阻抗Z_La1的一端相连，第一电容C_a2的另一端分别与第二电容C_b2、第三电容C_c2一端相连；

第三开关管S_b3的发射极与第四开关管S_b4的集电极相连后与第二电感L_b2的一端相连组成第二桥臂，第二电感L_b2的另一端分别与第二阻抗Z_Lb2的一端、第二电容C_b2的一端相连，第二阻抗Z_Lb2的另一端分别与逆变器A中的第二阻抗Z_La1一端、第二负载R_b一端相连；第二电容C_b2的另一端分别与第一电容C_a2、第三电容C_c2一端相连；

第五开关管S_b5的发射极与第六开关管S_b6的集电极相连后与第三电感L_c2的一端相连组成第三桥臂，第三电感L_c2的另一端分别与第三阻抗Z_Lc2的一端、第三电容C_c2的一端相连，第三阻抗Z_Lc2的另一端分别与逆变器A中的第三阻抗Z_Lc1一端、第三负载R_c的一端相连；第三电容C_c2的另一端分别与第一电容C_a2、第二电容C_b2一端相连；

逆变器A的第一桥臂与逆变器B的第一桥臂并联；逆变器A的第二桥臂与逆变器B的第二桥臂并联；逆变器A的第三桥臂与逆变器B的第三桥臂并联；以此类推组成依次级联的并联逆变器结构。