一种三相逆变器载波同步控制装置及电力系统制造方法及图纸

本申请提供一种三相逆变器载波同步控制装置及电力系统，其中，电力系统中的三相逆变器经过依次连接的滤波器L

【技术实现步骤摘要】
一种三相逆变器载波同步控制装置及电力系统


[0001]本申请属于电力系统控制
，进一步涉及三相逆变器同步控制技术，具体地提供一种三相逆变器载波同步控制装置及使用该装置的电力系统。

技术介绍

[0002]在逆变器是构成微电网等电力系统的重要组成部分，研究发现，在包含多个逆变器的电力系统中，逆变器的载波不同步会导致并联逆变器环流中的开关频率分量(开关环流)。上述环流会对逆变器功率分配造成影响并给电力系统带来不必要的功率损失。
[0003]目前已提出了多种抑制并联逆变器开关环流的方法。如姜卫东等人(姜卫东,皋艳,王永生,丁星星,王金平,汪磊.三相并网变流器并联系统中载波不一致的环流抑制方法[J].电力系统自动化,2017,41(20):133
‑
141.)提出一种通过插入同步周期实现主从模块载波同步，进而抑制高频环流的方法，该方法能够在多模块采用独立的控制单元时，准确计算出两个模块之间的载波相位差，进而有效抑制由于系统时钟不一致造成的高频环流，同时在不改变主模块的载波频率的前提下，调节从模块的载波频率，在尽可能短的时间内实现主从模块载波基本同步。又如Hu J等人(Hu J,Ma H.Synchronization of the carrier wave of parallel three
‑
phase inverters with virtual oscillator control[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2016,32(10):7998
‑
8007.)提出一种利用耦合网络中虚拟振子的同步特性实现三角载波同步的方法，将三相电流相加得到零序电流i0，然后通过带通滤波器消除开关频率以外的电流，用常数k
i
归一化后，作为DZO振子(Dead Zone Oscillator，死区振子)的输入，最后通过DZO振子的输出生成渐近同步的载波。
[0004]然而上述现有技术所提出的方法均有一定的使用场景局限及不足之处：上述第一种方法环流抑制的效果与Δi
lim
的选取密切相关，若Δi
lim
取较小值时，环流抑制速度快，效果明显，但易受采样误差的影响；若Δi
lim
取较大值时，环流抑制速度慢,效果变弱。且该方法在低频零序环流和高频环流同时存在时，还需对两者的分离，实施步骤繁琐复杂。上述第二种方法在进行载波同步控制的过程中并未考虑线路阻抗。然而实际应用中载波的频率通常很高(其频率为几千至几万Hz)，在这种高频条件下，如忽略线路的感抗，将使得推导得到的同步条件不充分，进而限制其在低压电网类阻感比一致的均一网系统中的应用。与此同时，对于DZO振子的研究尚不够，有很多认识盲区，无法严格证明其实现载波同步的能力。
[0005]为此，需要提供一种综合考虑阻抗在高频条件下的影响，并能够严格证明其载波同步控制能力的装置，以更好地实现对并联逆变器开关环流的抑制。

技术实现思路

[0006]为解决上述现有技术中的问题及缺陷，本申请的第一方面提供一种三相逆变器载波同步控制装置，用于控制电力系统中的三相逆变器的渐近同步：
[0007]所述电力系统中，三相逆变器经过依次连接的滤波器L
f
、电阻R
line
以及电感l
line
与电力系统的交流母线相连；
[0008]所述三相逆变器载波同步控制装置包括依次连接的预处理单元、控制率单元、VDP单元与载波调制单元。
[0009]预处理单元基于三相逆变器输出的三相电流确定开关频率的零序电流分量；控制率单元基于开关频率的零序电流分量及三相逆变器的输出线路的感抗确定输入VDP单元的控制率；VDP单元基于控制率输出振荡电压；载波调制单元基于振荡电压生成三相逆变器的同步控制信号并控制三相逆变器的渐近同步。
[0010]具体地，所述预处理单元包括依次连接的电流求和模块与带通滤波模块；电流求和模块对三相逆变器输出并经过L
f
滤波后的三相电流i
a
、i
b
、i
c
进行求和；带通滤波模块对所述求和的结果进行带通滤波，生成开关频率的零序电流分量。
[0011]具体地，所述控制率单元基于下式确定输入VDP单元的控制率：
[0012]u＝
‑
(γι+i)，
[0013]其中，u为输入VDP单元的控制率，ι为开关频率的零序电流分量，i为ι的导数，γ为ι的比例系数。
[0014]优选地，所述电力系统为低压电力系统，所述γ基于下式确定：
[0015][0016]其中，X
line
为l
line
的电感值。
[0017]具体地，所述VDP单元包括相互并联的电阻R、电感L、电容C以及非线性压控电流源αv3。
[0018]具体地，所述载波调制单元包括依次连接的符号函数模块、增益模块、积分模块和PWM模块；符号函数模块对所述振荡电压进行整形得到方波u
sgn
；增益模块对u
sgn
进行增益；积分模块对经过增益的u
sgn
进行积分，得到载波u
m
；PWM模块基于载波u
m
及调制信号u
a
、u
b
、u
c
输出同步控制信号S1～S6至三相逆变器，所述S1～S6用于控制三相逆变器的渐近同步。
[0019]本申请的第二方面提供一种电力系统，包括互相并联的多个三相逆变器，每个所述三相逆变器分别连接对应的发电设备并接入交流母线；所述电力系统为低压电力系统；每个三相逆变器通过上述三相逆变器载波同步控制装置进行同步。
[0020]本申请的技术方案至少具有以下有益效果：
[0021]本申请提供的三相逆变器载波同步控制装置，充分考虑电路系统中线路阻抗特性对逆变器载波全局渐近同步的影响，基于线路的阻感比生成PD型控制率以作为控制VDP振子的输入信号，所生成的载波的全局渐近同步特性能够得到严格证明。使用本申请提供的三相逆变器载波同步控制装置对并联的三相逆变器进行控制，能够迅速有效地实现三相逆变器的全局同步，从而显著地抑制开关环流。
附图说明
[0022]图1为并联逆变器系统的三相简化模型示意图；
[0023]图2为一种现有技术的三相逆变器环流抑制方案的示意图；
[0024]图3为根据本申请实施例提供的三相逆变器载波同步控制装置及电力系统的框架示意图；
[0025]图4为对图3中的电力系统进行简化得到的零序系统；
[0026]图5为对图4中的零序系统进一步通过Kron化简得到的系统；
[0027]图6为图5所示的系统中的电压源模型示意图；
[0028]图7(a)为根据本申请实施例1的电力系统各线路输出电压的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相逆变器载波同步控制装置，用于控制电力系统中的三相逆变器的渐近同步，其特征在于：所述电力系统中，三相逆变器经过依次连接的滤波器L
f
、电阻R
line
以及电感l
line
与电力系统的交流母线相连；所述三相逆变器载波同步控制装置包括依次连接的预处理单元、控制率单元、VDP单元与载波调制单元；预处理单元基于三相逆变器输出的三相电流确定开关频率的零序电流分量；控制率单元基于开关频率的零序电流分量及三相逆变器的输出线路的感抗确定输入VDP单元的控制率；VDP单元基于控制率输出振荡电压；载波调制单元基于振荡电压生成三相逆变器的同步控制信号并控制三相逆变器的渐近同步。2.根据权利要求1所述的三相逆变器载波同步控制装置，其特征在于：所述预处理单元包括依次连接的电流求和模块与带通滤波模块；电流求和模块对三相逆变器输出并经过L
f
滤波后的三相电流i
a
、i
b
、i
c
进行求和；带通滤波模块对所述求和的结果进行带通滤波，生成开关频率的零序电流分量。3.根据权利要求1所述的三相逆变器载波同步控制装置，其特征在于，所述控制率单元基于下式确定输入VDP单元的控制率：u＝
‑
(γι+i)，其中，u为输入VDP单元的控制率，ι为开关频率的零序电流分量，i为...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋蕙慧，李立，曲延滨，崔咏梅，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：