一种基于变开关频率的并联逆变器载波同步控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于变开关频率的并联逆变器载波同步控制方法，是针对存在的无法准确判断并联逆变器载波相位差导致并联逆变器之间很难得到环流抑制的问题，通过变开关频率实现载波同步，即：从机逆变器控制模块根据主机逆变器控制模块输入信号的周期，改变逆变桥的开关频率来实现输出信号载波PWM的周期与主机载波PWM周期的同步，并具有自适应能力，能够根据主机逆变器载波同步信号PWM周期的情况动态调整，从而能抑制因逆变器并联产生的环流，同时能提高逆变器的输出波形质量和稳定性。同时能提高逆变器的输出波形质量和稳定性。同时能提高逆变器的输出波形质量和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于变开关频率的并联逆变器载波同步控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体地说是一种基于变开关频率实现并联逆变器载波同步的方法。

技术介绍

[0002]电力电子技术在现代工业生产中占有重要地位。逆变器是其中的一个重要组成部分，主要用于将直流电转换为交流电。在风力发电、储能、光伏等分布式电源与电网连接的过程中，发挥着越来越重要的作用。然而，在实际应用中，一台大功率机组可由多台小容量逆变器并联组成，由于三角载波不一致，会在网侧滤波电容处产生和开关频率相同的高频环流，环流一方面会导致流经滤波电容电流增大，线缆发热严重而损坏，另一方面会导致逆变器输出电流发生畸变，超过器件承受范围，影响系统稳定运行。针对逆变器并联导致之间出现环流的问题，近年来研究者们对此作了深入分析并提出了各种方法和方案，但均存在一些缺陷，例如：
[0003]1)林永朋、陶顺和肖湘宁发表于2015年10月15日《现代电力》第32卷0期的《基于补偿电流的并联逆变器环流抑制方法》，该文通过对并联模块输出电压的检测和正弦波直流分量的提取，实现对模块输出直流分量的高精度调节，以实现系统中直流分量的抑制。但是，该方法的有效性受电压电流采样精度的限制，此外，由于该方法只能并联模块输出相同的直流电压分量，无法抑制单个模块输出电压中的直流环流。
[0004]2)李辉、李建明和李志等发表于2017年8月15日《电力系统自动化》第41卷15期上的《并联变流器的脉宽调制波重构与环流抑制》，该文提出一种基于脉宽调制波重构的控制算法通过将两个单独的逆变器并联工作，实现对直流侧电压共享和环流控制的一种技术。但是，需要增加滤波元件来控制环流，从而会带来额外的损失和成本。此外，采用该技术可能需要更为复杂的控制策略，以保证系统的动态性能和稳定性。最后，该技术不能完全消除环路干扰，并且可能会导致一定程度的电压或电流畸变。
[0005]3)苏田宇、杜文娟和王海风发表于2019年1月15日《电工技术学报》第34卷1期上的《直驱永磁同步发电机并联风电场次同步阻尼控制器降阶设计方法》，该文通过引入次同步振荡阻尼器来消除或抑制风电场中出现的次同步振荡问题，通过这种降阶方式一定程度解决环流问题。但是该方法需要依赖频域分析方法进行设计和稳定性分析，而且需要准确的控制器参数。此外，由于该方法直接操作电网电压进行控制，如果控制不当，有可能会带来潮流损耗等问题。
[0006]综上所述，现有技术针对逆变器并联输出环流问题，其存在以下问题：
[0007](1)现有基于对并联模块输出电压的检测和正弦波直流分量的提取和对直流分量的调节，以实现系统中直流分量的抑制。但其有效性受电压电流采样精度因素的限制，需要大量计算，且对模型精度要求较高。
[0008](2)现有利用脉宽调制波重构的控制算法通过将两个单独的逆变器并联工作，实现对直流侧电压共享和环流控制的一种技术，但需要增加滤波元件来控制环流，从而会带
来额外的损失和成本。同时这种方法在计算复杂度和抗干扰能力方面仍有一定不足之处。
[0009](3)现有通过引入次同步振荡阻尼器来消除或抑制风电场中出现的次同步振荡问题，通过这种降阶方式一定程度解决环流问题，该方法虽然能够有效地提高系统的动态响应速度和抗干扰能力，但对于一些其他性能指标的控制效果可能存在局限，如输出功率的调节范围和灵敏度，同时降阶设计方法需要对系统进行精细参数整定，而参数选择不当会导致控制效果差或者系统不稳定等问题。
[0010](4)目前文献所提方案中，均未涉及通过改变开关频率实现载波同步的控制方式，即将主逆变器控制器的载波同步信号周期做为基准，产生对应的脉冲信号通过光纤传递给并联的从逆变器控制器，从逆变器控制器实时调节载波频率，及时缩小和主逆变器的相位差，使并联逆变器的载波基本保持一致，从而抑制环流问题。

技术实现思路

[0011]为克服上述各种技术方案的局限性，本专利技术提供一种基于变开关频率的并联逆变器载波同步控制方法，以期能有效抑制并联逆变器之间的环流，并使从逆变器控制器具有自适应能力，能够根据主逆变器控制器的载波频率周期进行动态调整，从而能提高逆变器的输出波形质量和稳定性。
[0012]本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
[0013]本专利技术一种基于变开关频率的并联逆变器载波同步控制方法的特点在于，包括如下步骤：
[0014]步骤1：主机逆变器的控制器与从机逆变器的控制器通过同步光纤连接，主、从机逆变器的控制器在无脉冲信号时发出低电平信号；
[0015]步骤2：定义当前周期数为i，并初始化i＝1；
[0016]步骤3：主机逆变器的控制器在第i个PWM周期T
1,i
产生一个三角载波；并初始化第i个PWM周期T
1,i
＝T_base，从机逆变器的控制器在第i个PWM周期T
2,i
产生一个三角载波，并初始化第i个PWM周期T
2,i
＝T_base+T_add；其中，T_base表示设定的载波PWM周期值，T_add表示载波PWM周期的裕量值；
[0017]步骤4：计算主机逆变器的控制器在第i+1个PWM周期T
1,i+1
＝T
1,i
+K
×
(P/Pn)
×
T_add，其中，P表示逆变器实时并网功率，Pn为主机逆变器的并网额定功率，K表示载波PWM周期调整系数，0<K≤1；
[0018]步骤5：若T
1,i
≤T
1,i+1
≤T
1,i
+T_add，则表示有足够裕量让从机逆变器调整载波周期T
2,i+1
＝T
1,i+1
，以实现载波同步，维持第i+1个PWM周期T
1,i+1
的值不变，并执行步骤6，否则，主机逆变器载波周期维持第i个PWM周期T
1,i
的值不变，令T
1,i+1
＝T
1,i
后，再执行步骤6；
[0019]步骤6：主机逆变器控制器在第i+1个PWM周期T
1,i+1
内产生一个第一次过零点的三角载波时，主机逆变器的控制器在t
1,i
时刻经光纤发送口TX发送第一个高电平脉冲信号S
1,i
给从机逆变器的控制器，其中，t
1,i
表示主机逆变器控制器在第i+1个PWM周期T
1,i+1
内产生的三角载波第一次过零点的时刻；
[0020]步骤7：在t
1,i
时刻，从机逆变器控制器利用CAP器捕获从RX口接收到的第一个高电平脉冲信号S
1,i
，并在t
2,i
时刻同步开始产生三角载波，其中，t
2,i
表示从机逆变器在第i+1个PWM周期T
1,i+1
内产生的三角载波第一次过零点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于变开关频率的并联逆变器载波同步控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：主机逆变器的控制器与从机逆变器的控制器通过同步光纤连接，主、从机逆变器的控制器在无脉冲信号时发出低电平信号；步骤2：定义当前周期数为i，并初始化i＝1；步骤3：主机逆变器的控制器在第i个PWM周期T
1,i
产生一个三角载波；并初始化第i个PWM周期T
1,i
＝T_base，从机逆变器的控制器在第i个PWM周期T
2,i
产生一个三角载波，并初始化第i个PWM周期T
2,i
＝T_base+T_add；其中，T_base表示设定的载波PWM周期值，T_add表示载波PWM周期的裕量值；步骤4：计算主机逆变器的控制器在第i+1个PWM周期T
1,i+1
＝T
1,i
+K
×
(P/Pn)
×
T_add，其中，P表示逆变器实时并网功率，Pn为主机逆变器的并网额定功率，K表示载波PWM周期调整系数，0<K≤1；步骤5：若T
1,i
≤T
1,i+1
≤T
1,i
+T_add，则表示有足够裕量让从机逆变器调整载波周期T
2,i+1
＝T
1,i+1
，以实现载波同步，维持第i+1个PWM周期T
1,i+1
的值不变，并执行步骤6，否则，主机逆变器载波周期维持第i个PWM周期T
1,i
的值不变，令T
1,i+1
＝T
1,i
后，再执行步骤6；步骤6：主机逆变器控制器在第i+1个PWM周期T
1,i+1
内产生一个第一次过零点的三角载波时，主机逆变器的控制器在t
1,i
时刻经光纤发送口TX发送第一个高电平脉冲信号S
1,i
给从机逆变器的控制器，其中，t
1,i
表示主机逆变器控制器在第i+1个PWM周期T
1,i+1
内产生的三角载波第一次过零点的时刻；步骤7：在t
1,i
时刻，从机逆变器控制器利用CAP器捕获从RX口接收到的第一个高电平脉冲信号S
1,i
，并在t
2,i
时刻同步开始产生三角载波，其中，t
2,i
表示从机逆变器在第i+1个PWM周期T
1,i+1
内产生的三角载波第一次过零点的时刻；步骤8：在t
2,i
时刻，从机逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢震，王月华，汪令祥，吴玉杨，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：