一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控制方法技术

本发明专利技术公开了一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控制方法，包括以下步骤：根据需要消除的谐波次数的个数确定每个周期的开关角个数；基于多目标粒子群优化方法求解特定谐波消除脉宽调制的开关角度，生成相应的特定谐波消除脉宽调制信号；采集T型三电平逆变器并联系统的中点电压和零序环流；设定时序，按照设定时序根据中点电压或零序环流对特定谐波消除脉宽调制信号进行小矢量控制，对特定谐波消除脉宽调制信号进行改写。本发明专利技术按照设定好的时序对中点电压或零序环流进行控制。由于多台逆变器中点相连，所以某一时刻只要控制好其中任意一台逆变器的中点电压，系统中点电压就平衡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控制方法。
技术介绍
伴随着光伏发电系统在内的分布式能源大规模接入低压配电网，电网对并网逆变器输出电流波形质量提出更高的要求，传统两电平并网逆变器很难满足大电网高电能质量要求。T型三电平并网逆变器的出现解决了上述问题，如图2所示，和传统两电平相比，该逆变器具有谐波小、开关损耗低、电磁干扰小等优点；和传统二极管钳位型三电平逆变器相比，该逆变器具有开关数目少、导通损耗小和功率损耗均匀等优点；且T型三电平逆变器开关频率在4kHz到30kHz之间效率最高。因此T型三电平逆变器已经广泛应用到光伏发电和微电网等分布式发电场合，但是容量一直是制约其快速发展的瓶颈。多机T型三电平并网逆变器的并联能够增加系统容量、可靠性和效率，已经成为大功率分布式发电的重要选择，但是模块之间硬件不匹配、死区时间以及控制算法执行时间等差别会产生环流。环流会增加系统损耗和引起并网电流畸变，严重影响IGBT开关管的寿命，因此研究并联T型三电平逆变器的环流抑制意义重大。相比于正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)调制，特定谐波消除法(SHEPWM)具有开关频率低、开关损耗小、输出电压质量好及损耗小等一系列优点，适用于大功率场合，是一种电力电子领域中经常用来消除低次谐波的调制方法。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控>制方法，本专利技术对三电平逆变器并联系统的关键技术进行了研究，针对逆变器直流侧的中点电压平衡问题进行详细的分析，针对SHEPWM和T型三电平逆变器并联的优点，提出一种适用于多台T型三电平逆变器并联系统的新型SHEPWM方法。系统由传统SHEPWM相关公式计算出开关角度，然后在传统三相SHEPWM的调制后增加了一个小矢量替换系统。并联系统中逆变器按照设定好的时序对中点电压或零序环流进行控制。由于多台逆变器中点相连，所以某一时刻只要控制好其中任意一台逆变器的中点电压，系统中点电压就平衡。此时其余逆变器通过测量输出电流计算出零序环流并加以控制。所提出的方法不影响逆变器输出的线电压波形，所以具有和传统SHEPWM相同的消除低次谐波的功能，且可以有效抑制环流，能使T型三电平逆变器并联系统稳定高效运行。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控制方法，包括以下步骤：(1)根据需要消除的谐波次数的个数确定每个周期的开关角个数；(2)基于多目标粒子群优化方法求解特定谐波消除脉宽调制的开关角度，生成相应的特定谐波消除脉宽调制信号；(3)采集T型三电平逆变器并联系统的中点电压和零序环流；(4)设定时序，按照设定时序根据中点电压或零序环流对特定谐波消除脉宽调制信号进行小矢量控制，对特定谐波消除脉宽调制信号进行改写。所述步骤(1)中，每四分之一个周期中的开关角个数为需要消去的谐波次数加1。如果要消除N-1个特定的谐波分量，则要设置N个开关角，就能构成N个独立的方程，从而在选择基波幅值的同时，还可以消除N-1个希望消除的谐波分量。所述步骤(2)中，采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法求解三电平特定谐波消除脉宽调制开关角。所述步骤(4)中，设定并联系统周期为T，当n台逆变器并联运行时，并联系统每个周期T内：第i台逆变器在(i-1)T/n～iT/n时间段内负责控制中点电压，在其他时段负责控制零序环流。所述步骤(4)中，控制中点电压时，若T型三电平逆变器的中点电压在阈值范围内，则不改变T型三电平逆变器，使其直接进入三电平逆变器，否则将开关状态修改为小矢量信号，对特定谐波消除脉宽调制信号进行改写。进一步的，所述步骤(4)中，中点电压的绝对值大于中点电压阈值时，若中点电压大于零，开关状态被改变为N型小矢量；若中点电压小于零，开关状态被改变为P型小矢量，当中点电压的绝对值小于中点电压阈值时，开关状态不改变。所述步骤(4)中，控制零序环流时，若零序环流超过阈值范围，若零序环流大于零，开关状态被改变为N型小矢量，若零序环流小于零，开关状态被改变为P型小矢量，若零序环流在阈值范围内，开关状态不改变。一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控制方法，包括特定谐波消除脉宽调制信号发生器、小矢量控制器、开关组、PWM信号发生器和T型三电平逆变器并联系统，其中，T型三电平逆变器并联系统，包括多个T型三电平逆变器，所有T型三电平逆变器共用交直流母线，彼此并联；所述特定谐波消除脉宽调制信号发生器输出特定谐波消除脉宽调制信号给开关组，所述小矢量控制器采集T型三电平逆变器并联系统的中点电压和零序环流，根据设定的时序，分别对中点电压和零序环流进行控制，判断其是否在各自的设定阈值内；根据中点电压和零序环流的大小，确认是否对特定谐波消除脉宽调制信号进行改写，通过PWM信号发生器生成控制信号，控制T型三电平逆变器并联系统的开关器件。进一步的，所述小矢量控制器根据中点电压进行判断，若中点电压在设定阈值范围内，则不改变开关组的状态，使特定谐波消除脉宽调制信号通过PWM信号发生器生成控制信号，控制T型三电平逆变器并联系统的开关器件；若中点电压不在设定阈值范围内，小矢量控制器改变开关组状态，使特定谐波消除脉宽调制信号改变成为小电压矢量，通过PWM信号发生器生成控制信号，控制T型三电平逆变器并联系统的开关器件。所述中点电压为T型三电平逆变器的直流侧两个并联电容之间的电压差值的一半。所述中点电压的绝对值大于中点电压阈值时，若中点电压大于零，开关状态被改变为N型小矢量；若中点电压小于零，开关状态被改变为P型小矢量。所述小矢量控制器根据零序环流控制时，若零序环流超过阈值范围，若零序环流大于零，开关状态被改变为N型小矢量，若零序环流小于零，开关状态被改变为P型小矢量，若零序环流在阈值范围内，开关状态不改变。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术中SHEPWM控制方式可以将中点电压限定在一个更小的波动区域，中点电压偏离平衡点时迅速使其恢复平衡，和传统SHEPWM对特定谐波消除的能力基本相同。(2)本专利技术中采用SHEPWM的T型三电平逆变器并联系统具备三电平拓扑谐波含量小、系统效率高的优点，还兼具了并联系统可维护性好、冗余性高、便于扩容的优势。(3)本专利技术中采用SHEPWM的T型三电平逆变器并联系统很好的解决了环流抑制问题和中点电压平衡问题。附图说明图1为多台三电平逆变器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控制方法，其特征是：包括以下步骤：(1)根据需要消除的谐波次数的个数确定每个周期的开关角个数；(2)基于多目标粒子群优化方法求解特定谐波消除脉宽调制的开关角度，生成相应的特定谐波消除脉宽调制信号；(3)采集T型三电平逆变器并联系统的中点电压和零序环流；(4)设定时序，按照设定时序根据中点电压或零序环流对特定谐波消除脉宽调制信号进行小矢量控制，对特定谐波消除脉宽调制信号进行改写。

【技术特征摘要】
1.一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控制方法，其特征是：包括以下步
骤：
(1)根据需要消除的谐波次数的个数确定每个周期的开关角个数；
(2)基于多目标粒子群优化方法求解特定谐波消除脉宽调制的开关角度，生成相应的
特定谐波消除脉宽调制信号；
(3)采集T型三电平逆变器并联系统的中点电压和零序环流；
(4)设定时序，按照设定时序根据中点电压或零序环流对特定谐波消除脉宽调制信号
进行小矢量控制，对特定谐波消除脉宽调制信号进行改写。
2.如权利要求1所述的一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控制方法，其
特征是：所述步骤(1)中，每四分之一个周期中的开关角个数为需要消去的谐波次数加1。
3.如权利要求1所述的一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控制方法，其
特征是：所述步骤(4)中，设定并联系统周期为T，当n台逆变器并联运行时，并联系统每
个周期T内：第i台逆变器在(i-1)T/n～iT/n时间段内负责控制中点电压，在其他时段负责
控制零序环流。
4.如权利要求1所述的一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控制方法，其
特征是：所述步骤(4)中，控制中点电压时，若T型三电平逆变器的中点电压在阈值范围内，
则不改变T型三电平逆变器，使其直接进入三电平逆变器，否则将开关状态修改为小矢量信
号，对特定谐波消除脉宽调制信号进行改写。
5.如权利要求4所述的一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控制方法，其
特征是：所述步骤(4)中，中点电压的绝对值大于中点电压阈值时，若中点电压大于零，开
关状态被改变为N型小矢量；若中点电压小于零，开关状态被改变为P型小矢量，当中点电
压的绝对值小于中点电压阈值时，开关状态不改变。
6.如权利要求1所述的一种采用SHEPWM的多台T型三电平逆变器并联控制方法，其
特征是：所述步骤(4)中，控制零序环流时，若零序环流超过阈值范围，若零序环流大于零，
开关状态被改变为N型小矢量，若零...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，张桐盛，杜春水，陈阿莲，秦昌伟，邢相洋，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37