[发明专利]一种变流器并联系统的控制系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种变流器并联系统的控制系统及控制方法，所述变流器控制系统主要包括：电流解耦单元、全傅立叶功率分析单元，电压解耦及谐波电压提取单元、谐波消除锁相算法单元、谐波消除单元、同步下垂及虚拟阻抗单元、同步旋转坐标系下电压合成单元和SVPWM合成单元。采用新型的解耦下垂算法并添加虚拟阻抗来进一步提高控制精度，同时提出了一种新型谐波消除算法，通过提取输出电压中的谐波分量并在算法中进行反补，以达到在非线性负载条件下，系统输出电压谐波电压含量维持较低水平的效果。本发明提高了变流器并联运行的稳定性与控制精度，降低辅助并联系统的环流，提高了变流器对输出电压扰动的可抵抗性和冗余性。

技术领域

本发明属于轨道车辆供电系统领域，尤其涉及一种地铁辅助变流器并联系统的控制系统及利用该系统进行控制的控制方法。

背景技术

现有地铁辅助逆变器并联系统控制算法，多采用直接下垂模式，使用逆变器输出的无功功率和有功功率去调节系统输出电压和频率，但是逆变器输出的无功功率和有功功率与系统输出电压和频率并不是一一对应的关系，其中存在变量耦合，导致系统控制并不精确，导致逆变器之间存在环流，且其运行的稳定性，可靠性降低。目前地铁辅助变流器的负载多为非线性变频空调，采用逆变器并联系统可以提高非线性负载对三相逆变电网的冲击并降低谐波，但这种效果主要依靠辅助逆变器硬件的滤波电容和并联系统对整体辅助容量的提高，在大功率地铁辅助逆变器应用系统中，如果非线性负载过大，则辅助逆变器输出电压会出现畸变，进而影响控制精度，甚至造成算法崩溃。

CN103457494A公开了一种动车组辅助变流器无互联线并联供电控制系统，辅助变流器控制系统主要包括锁相同步控制单元、瞬时功率计算单元、下垂控制单元、电压闭环控制单元、中间电压前馈控制单元，CN103457494A仅提供了变流器控制系统主要单元模块，未涉及具体控制系统单元的优化设计，变流器并联控制系统的谐波消除、环流控制及对输出电压扰动的可抵抗性等方面效果较差。

发明内容

本发明在上述不足的基础上提供了一种变流器并联系统的控制系统及控制方法，采用该控制系统和方法，可以提高控制精度，并实现在谐波较大的系统中的稳定运行并可以均分负载功率，降低变流器在并联过程中的冲击，提高运行的稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种变流器并联系统的控制系统，单个变流器包括逆变器模块，变压器模块及LC滤波模块；所述控制系统包括采样单元和控制单元；

所述采样单元包括：

三相电流采集单元，与LC滤波模块输出端连接，用于采集三相电流I_u,I_v,I_w；

三相电压采集单元，与LC滤波模块输出端连接，用于采集三相电压U_u,U_v,U_w；

输入电压采集单元，与逆变器模块输入端连接，用于采集输入电网电压U_in；

所述控制单元包括：

电流解耦单元：获取三相电流采集单元的数据，进行同步坐标系下分解，生成d、q轴直流电流分量；

全傅立叶功率分析单元：获取三相电流采集单元和三相电压采集单元的数据，进行瞬时功率计算，生成有功功率和无功功率；

电压解耦及谐波电压提取单元：获取三相电压采集单元数据，进行同步坐标系下分解，获取d、q轴直流电压分量；

同步下垂及虚拟阻抗添加单元：获取电流解耦单元、全傅立叶功率分析单元、电压解耦及谐波电压提取单元的数据，进行同步下垂及虚拟阻抗添加，生成系统目标控制变量；

谐波消除锁相算法单元：获取同步下垂及虚拟阻抗添加单元、电压解耦及谐波电压提取单元的数据，进行谐波消除锁相，生成相角调节值；