[发明专利]不平衡工况下并联三相四桥臂逆变器的双下垂控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换器调制控制领域，尤其是一种不平衡工况下并联三相四桥臂逆变器的运行及其控制方法。

背景技术

目前在并联系统中人们研究最为广泛的是三相三桥臂逆变器并联系统，但是在实际生活中，需要逆变器具有同时向平衡负载、不平衡负载、线性负载和非线性负载供电的能力，而传统的三相三桥臂逆变器带不平衡负载时会造成输出电压不平衡的现象。此时需要输出具有共地端，即要求三相四线输出。

三相四桥臂逆变器以其优越性受到人们的广泛的关注和应用，三相四桥臂逆变器是在普通三桥臂逆变器的基础上增加一个桥臂控制中性点电压从而产生三相独立电压，具有带不平衡负载的能力。该拓扑具有直流电压利用率高，直流侧输入电容小等优点。当三相四桥臂逆变器带不平衡负载时，不仅需要对逆变器正序电流进行控制，实现正序电流按逆变器容量分配，还需要实现逆变器负序电流和零序电流按逆变器容量分配。而常规的三相三桥臂逆变器并联系统只可以带平衡负载而不可以带不平衡负载，因此系统中没有负序电流和零序电流，此时，只需完成对正序电流的控制即可，不需要对负序电流和零序电流进行控制。因此，并联三相四桥臂逆变器系统的控制重点是实现逆变器负序和零序电流的控制。

目前，对并联三相四桥臂逆变器的控制主要有以下几种控制方法：①采用中央控制器控制逆变器交流母线电压，并通过CAN通信将电流指令分配到各个并联逆变器中，从而实现在不平衡工况下各个并联三相四桥臂逆变器的稳定运行，但是这类控制方法需要通信线进行信息传输；②采用正序功率下垂控制与负序、零序虚拟阻抗的电流均分策略相结合的控制实现对并联三相四桥臂逆变器的控制；③采用传统的下垂控制将逆变器输出功率经过低通滤波器再经过下垂控制和三维空间矢量调制对并联三相四桥臂器进行控制，但是此方法忽略了负序电流分量和零序电流分量对系统造成的影响。

上述控制策略虽然能够实现并联三相四桥臂逆变器的稳定运行，但造成并联三相四桥臂逆变器的调制和控制复杂，导致系统可靠性降低以致影响了该类逆变器的推广及使用。

发明内容

本发明目的在于提供一种实现对并联三相四桥臂逆变器正负序电流和零序电流的控制、易于兼容的不平衡工况下并联三相四桥臂逆变器的双下垂控制方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述三相四桥臂逆变器是由直流电压源V_dc1、三相四桥臂逆变器、LC滤波器、线路阻抗Z_line1和负载R依次连接构成的一组逆变器系统，所述并联三相四桥臂结构是将每一组逆变器系统依次级联构成；

所述控制方法分为两部分：

第一部分为并联三相四桥臂逆变器的前三桥臂的控制，对逆变器输出电压和正序电流分量使用下垂控制和内环调节，对负序电流分量在负同步旋转坐标系下进行变换得到直流量再与逆变器的电压进行功率计算得到类功率，类功率再经过下垂控制和内环调节，两个下垂控制生成的调制波作为并联三相四桥臂逆变器前三桥臂的调制波来控制并联三相四桥臂逆变器的前三桥臂，实现正序电流和负序电流的分配；

第二部分为并联三相四桥臂逆变器的第四桥臂的控制，对第四桥臂电流进行积分控制再经过虚拟阻抗获得第四桥臂的调制信号来控制第四桥臂。

进一步的，所述并联三相四桥臂结构由三相四桥臂逆变器A和三相四桥臂逆变器B并联组成；所述三相四桥臂逆变器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、第七开关管S_a7、第八开关管S_a8、第一电感L_a1、第二电感L_b1、第三电感L_c1、第四电感L_n1、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、第四阻抗Z_Ln1、第一负载R_a、第二负载R_b、第三负载R_c组成；