[发明专利]一种基于共模和差模控制方法的双开关管Buck变流器

说明书

本发明涉及一种基于共模和差模控制方法的双开关管Buck变流器，属于电力电子领域的变流器及控制技术。本发明通过采集正负极线路电流之差，通过比例积分控制器将其控制为零，从而解决共地环流问题；通过采集正负极电流的平均值，并引入虚拟阻抗，从而解决各变流器间的功率均分问题；通过增加惯性环节进行电压补偿，从而解决电压跌落问题。本发明通过最少限度地增加开关管，同时采用基于共模和差模的控制方法，并且该控制方法在正常运行和故障状态下无需切换，从而有效地提高了系统的抗故障能力。

技术领域

本发明涉及一种基于共模和差模控制方法的双开关管Buck变流器，属于电力电子领域中的变流器及其控制技术。

背景技术

近年来分布式发电源大规模发展，它们将可再生能源如太阳能、风能等源源不断地转化为电能，汇集到微电网中，进而有效地缓解能源危机问题。据中国风能协会数据可知，我国2017年累计装机容量达到188GW；据国家能源局统计数据显示，我国2017年光伏发电累计装机达到130.25GW。但分布式发电源一般安装在户外，受天气和自身结构等因素影响，易于绝缘老化。以光伏电站为例，其因光伏面板面积大，接地近，线路串并联复杂等因素，使得该系统中发电源侧相比于输电线路侧更容易出现接地故障。发电源侧的接地故障会产生共地环流，共地环流将在变流器间流入和流出，如果与某线路电流同向，则增大该线路电流，从而触发变流器保护动作，使得该组发电源退出运行，降低发电源的利用效率。此外，也给故障检修工作人员带来很大的排查困难。

本发明针对大规模分布式发电源并联系统中的电源侧负极接地故障而产生的共地环流问题和传统下垂控制导致的电压跌落问题，提出一种基于共模和差模控制的双开关管Buck变流器，能够有效地抑制并联分布式发电源因负极接地故障而出现的环流，并且能够有效恢复直流母线电压，从而提高该系统的抗故障能力，增强系统的稳定性。

发明内容

本发明旨在提出一种基于共模和差模控制的双开关管Buck变流器，能够有效地抑制并联分布式发电源因负极接地故障而出现的环流，并且能够有效地实现功率分担和电压补偿。

本发明具体技术方案步骤如下：一种基于共模和差模控制方法的双开关管Buck变流器，所述的双开关管Buck变流器是对由若干个Buck变流器并联而成的Buck变流器系统进行如下改进获得的：在每个Buck变流器的负极和二极管的正极之间增加一个开关管，其中开关管的漏极和二极管的正极相连，开关管源极和电源的负极相连。

进一步地，共模控制方法为：首先采集每个Buck变流器的正负极线路电流，然后求差值；接着通过比例积分控制器获得增加的开关管S₂的导通占空比d₂，对增加的开关管S₂进行控制，使得每个Buck变流器的正负极线路电流差值为参考值。

导通占空比d₂的计算方法如下：

其中，k_p为比例系数，k_i为积分系数，s为拉普拉斯复频率，I₁为正极输出线路电流，I₂为负极输入线路电流。

差模控制为：首先每个Buck变流器采集正负极线路电流，然后求平均值，接着引入输出电流的反馈系数，然后通过比例积分控制器获得Buck变流器中原有的开关管S₁的导通占空比d₁，对开关管S₁进行控制，实现各个Buck变流器间的功率均分。

导通占空比d₁的计算方法如下：