[发明专利]用于T型逆变器并联系统的中点平衡与环流抑制方法

说明书

本发明提供了一种基于有限时间控制器的并联T型逆变器系统的中点平衡与环流抑制方法。该方法首先构建基于有限时间控制器的电容电压闭环控制，实时调整并联系统中点电位调节能力较强的冗余小矢量的作用时间，进而实现中点电位的快速平衡控制；在此基础上，进一步构建基于有限时间控制器的环流闭环控制，再次调整并联系统中环流调节能力较强的冗余小矢量的作用时间，最终实现并联系统的环流抑制。本发明能够同时实现并联系统的中点平衡与环流抑制，且中点平衡控制与环流抑制互不影响；不仅减少了直流侧电容和功率回路开关管承受的电压应力，而且降低了交流侧并网电流的谐波含量，减少了对电网的谐波污染，保证了并联T型逆变器系统的安全可靠运行。

技术领域

本发明属于中点平衡与环流抑制技术领域，具体涉及一种用于T型逆变器并联系统的中点平衡与环流抑制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，伴随新能源发电与电力电子技术的快速发展，T型三电平逆变器凭借自身存在的谐波低、效率高、热量分布均匀等诸多优势被广泛应用。

然而，对于T型三电平逆变器系统来说，其自身固有的中点不平衡问题不仅会导致交流侧并网电流的畸变，同时会增加功率器件的电压应力，甚至会损坏功率器件、击穿直流侧电容。

另外，为了提高分布式能源发电系统的功率等级，通常将T型三电平逆变器进行并联，然而，T型三电平逆变器的并联会带来环流问题，环流会引起并网电流畸变，加大对电网的谐波污染，严重威胁系统的安全可靠运行。

为此，同时实现T型三电平逆变器并联系统的中点平衡与环流抑制具有重要的现实意义。

在中点平衡控制方面，目前主要有硬、软两种方案。一方面，硬件方案主要包括：1)上下电容电压分别由两路独立的直流电源单独供电；2)用额外的变流器向电容中点注入或抽取电流。然而，该方案会带来系统成本的显著增加。另一方面，软件方案主要包括：1)基于比例P控制器的中点电位平衡控制方法；2)基于比例积分PI控制器的中点电位平衡控制方法；3)基于模型预测控制的中点电位平衡控制方法；4)基于无差拍控制器的中点电位平衡控制方法。然而，在上述软件控制方案中，方案1与方案2均存在：动态响应速度慢、抗干扰能力差等缺陷，方案3与方案4均存在：受制于系统模型、对系统硬件参数依赖性强、通用性差等缺陷。

在环流抑制方面，国内外主要从硬件和软件两个方面进行解决。其中，硬件方面包括：1)每台T型逆变器采用单独的直流供电电源；2)并联系统交流侧安装隔离变压器；3)并联系统环流通路上附加相间电抗器。然而，该方案会增加系统的成本与体积。另一方面，软件方案主要包括：1)基于比例积分PI控制器的并联环流抑制方法；2)基于无差拍控制器的并联环流抑制方法。然而，在上述软件控制方案中，方案1存在：动态响应速度慢、抗干扰能力差等缺陷，方案2存在：受制于系统模型、对系统硬件参数依赖性强、通用性差等缺陷。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种用于T型逆变器并联系统的中点平衡与环流抑制方法，本发明能够同时实现并联系统的中点平衡与环流抑制，且中点平衡控制与环流抑制互不影响。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

一种用于T型逆变器并联系统的中点平衡与环流抑制方法，包括以下步骤：

对并联系统直流母线上下电容与端口电压实时采集，并将其瞬时模拟量进行转换；

将上下电容电压进行求差运算，并将其差值作为第一有限时间控制器的输入量，计算出实现并联系统的中点平衡对各台逆变器调制波的调节量，调整并联系统各逆变器的三相调制波；

进行并联系统零序环流的实时采集，并将其瞬时模拟量进行转换；