[发明专利]一种电力电子变换器协调控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种电力电子变换器协调控制系统及其控制方法，协调控制系统包含Y个电力电子变换器，M个电力电子变换器控制器，以及1个上层控制器，1个上层控制器可以与M个电力电子变换器控制器通讯；若Y＝M，则一个电力电子变换器控制器连接一个电力电子变换器；若Y＞M，则电力电子变换器控制器与电力电子变换器之间一对多连接，且该多个电力电子变换器的运行功率之和不超过所连接的电力电子变换器控制器能控制的最大运行功率；本发明通过协调控制系统对所有并联的电力电子变换器进行稳态运行控制和效率优化控制，大大提升了整个系统的综合效率和单个设备利用率。

技术领域

本发明属于电力电子变换技术领域，尤其涉及一种电力电子变换器协调控制系统及其控制方法。

背景技术

随着环境污染和传统化石能源危机的日益加剧，新能源分布式发电相关技术成为研究热点之一。各类分布式发电单元例如光伏电池板、风力发电机等必须通过电力电子变换器连接至公共母线再接入电网。通过并联电力电子变换器可以有效提高整个系统的功率等级，具有配置灵活、可扩展性强等优点，但是电力电子变换器对效率和容量的需求也日益提升。目前可以通过采用新型宽禁带半导体碳化硅(SiC)或者氮化镓(GaN)功率器件、变换调制策略等方法降低单台电力电子变换器的损耗，但是受限于现有功率器件的电压电流限制，在大容量应用场合仍然需要采用多机并联技术。

对于整个并联系统需要对多个电力电子变换器进行协同控制才能使其稳定运行，同时每个电力电子变换器的损耗和效率与输出功率有关，因此整个系统的总损耗与单机的运行效率及其输出功率的分配有关。而现有的控制方法为随机分配或下垂控制等方法进行功率分配，无法优化各个电力电子变换器的功率，影响了多机并联运行时整个系统的最优综合效率。

发明内容

发明的目的：为解决现有技术因无法优化各个电力电子变换器的功率，从而造成系统效率低的问题，本发明提供了一种电力电子变换器协调控制系统及其控制方法。

发明技术方案：本发明提供了一种电力电子变换器协调控制系统，该系统包括第1～第Y个电力电子变换器、M个电力电子变换器控制器、上层控制器、第一公共母线和第二公共母线，其中Y≥M≥2，每个电力电子变换器第一输入端连接第一公共母线，第二输入端连接第二公共母线；若Y＝M，则电力电子变换器控制器与电力电子变换器之间一对一连接；若Y＞M，则电力电子变换器控制器与电力电子变换器之间一对多连接，且该多个电力电子变换器的运行功率之和不超过所连接的电力电子变换器控制器能控制的最大运行功率；

第i个电力电子变换器通过与其连接的电力电子变换器控制器向上层控制器发送其自身的运行值；上层控制器根据所有电力电子变换器的运行值计算得到每个电力电子变换器的指令值，并将第i个电力电子变换器的指令值发送至与该电力电子变换器连接的电力电子变换器控制器中，从而通过该电力电子变换器控制器控制该第i个电力电子变换器的运行，i＝1,2,3…Y；

所述运行值包括：实际控制模式、电压实际值和功率实际值，其中实际控制模式包括：电压控制模式和功率控制模式；电压实际值包括：第一公共母线的电压值和第二公共母线的电压值；功率实际值包括：有功功率实际值和无功功率实际值；

所述指令值包括：启动命令、停止命令、控制模式指令和控制目标指令；其中控制模式指令包括：电压控制模式指令和功率控制模式指令，控制目标指令包括：第一公共母线的电压值的指令值、第二公共母线的电压值的指令值、有功功率的指令值和无功功率的指令值。

进一步的，所述电力电子变换器采用直-直变换器或交-交变换器或交-直变换器或直-交变换器。

一种电力电子变换器协调控制系统的控制方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1：当前时刻每个电力电子变换器按照其接收到的指令值运行；