專利名稱：基于零序電流無差拍控制的多變流器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于零序電流無差拍控制的多變流器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流抑制方法，屬于變流器并聯(lián)系統(tǒng)的控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
三相電壓型PWM變流器因其諧波低，效率高且功率因數(shù)可調(diào)而被廣泛應(yīng)用。PWM變流器作為并網(wǎng)逆變器應(yīng)用于分布式發(fā)電系統(tǒng)中時(shí)，為了增加系統(tǒng)的容量，通常將多個(gè)變流器并聯(lián)。通過功率模塊并聯(lián)，系統(tǒng)的功率等級(jí)、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和效率都得到很大提高。然而，模塊并聯(lián)由于存在零序環(huán)流通路，當(dāng)模塊間的硬件參數(shù)和控制效果不同時(shí)，模塊間會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。環(huán)流會(huì)使并網(wǎng)電流發(fā)生畸變，增加系統(tǒng)損耗，降低系統(tǒng)效率，故在設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制器時(shí)需考慮抑制環(huán)流。目前常用的環(huán)流抑制方法主要有以下幾種隔離，包括變流器采用獨(dú)立的直流電源，交流側(cè)使用隔離變壓器等方法。這種方法操作簡單方便而且能夠完全消除環(huán)流，但額外增加的硬件會(huì)增加系統(tǒng)的體積和成本。高阻抗，使用相間電抗器來提供高相間阻抗。然而，電抗器只能在中、高頻時(shí)有效，并不能抑制低頻環(huán)流。交錯(cuò)斷續(xù)空間矢量調(diào)制，這種方法可以有效地降低系統(tǒng)輸出電流的THD，但會(huì)增加開關(guān)元件的開關(guān)頻率。PI控制，這種方法易于實(shí)現(xiàn)，在各并聯(lián)變流器的給定電流相等時(shí)控制效果較好，但并不適用于變流器給定電流不同及并網(wǎng)電抗不同時(shí)的情況，而且由于這種方法無法抑制本控制周期即將產(chǎn)生的環(huán)流，故動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決多變流器并聯(lián)系統(tǒng)中，多個(gè)變流器給定電流不同及交流側(cè)濾波電感不同時(shí)，環(huán)流抑制動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢的問題，提供了一種基于零序電流無差拍控制的多變流器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流抑制方法。本發(fā)明所述基于零序電流無差拍控制的多變流器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流抑制方法，所述變流器為N個(gè)，N為大于3的自然數(shù)，N個(gè)變流器共交流母線且共直流母線，所述環(huán)流抑制方法包括以下步驟步驟一使第I個(gè)變流器的零矢量修正值yi = 0，然后對(duì)第2個(gè)變流器的零序電流iz2進(jìn)行采樣；步驟二 根據(jù)設(shè)定的采樣周期、直流母線電壓及前兩個(gè)變流器各自的交流側(cè)電感值獲得比例系數(shù)P2,根據(jù)比例系數(shù)P2對(duì)采樣獲得的第2個(gè)變流器的零序電流iz2與第2個(gè)變流器的給定零序電流iz2—進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，同時(shí)將第I個(gè)變流器和第2個(gè)變流器的空間矢量脈寬調(diào)制的非零矢量占空比的差值除以12，獲得第2個(gè)變流器的非零矢量的調(diào)節(jié)量，再將比例系數(shù)P2與第2個(gè)變流器的非零矢量的調(diào)節(jié)量作差，獲得第2個(gè)變流器的零矢量修正值J2;步驟三利用第2個(gè)變流器的零矢量修正值y2對(duì)第2個(gè)變流器的空間矢量脈寬調(diào)制中零矢量的分配進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)第I和第2個(gè)變流器間的環(huán)流抑制；步驟四將第I和第2個(gè)變流器共同作為一個(gè)虛擬的變送器，對(duì)第3個(gè)變流器的零序電流iz3進(jìn)行采樣；步驟五根據(jù)設(shè)定的采樣周期、直流母線電壓及前三個(gè)變流器各自的交流側(cè)電感值獲得比例系數(shù)P3,根據(jù)比例系數(shù)P3對(duì)采樣獲得的第3個(gè)變流器的零序電流iz3與第3個(gè)變流器的給定零序電流iz3—進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，同時(shí)根據(jù)第I個(gè)變流器和第2個(gè)變流器各自的交流側(cè)電感值、零矢量修正值、及前兩個(gè)變流器各自的非零矢量占空比與第3個(gè)變流器的非零矢量占空比的差值，獲得第3個(gè)變流器的非零矢量的調(diào)節(jié)量，再將比例系數(shù)P3與第3個(gè)變流器的非零矢量的調(diào)節(jié)量作差，獲得第3個(gè)變流器的零矢量的修正值y3 ；
步驟六利用第3個(gè)變流器的零矢量的修正值y3對(duì)第3個(gè)變流器的空間矢量脈寬調(diào)制中零矢量的分配進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述虛擬的變送器和第3個(gè)變流器的環(huán)流抑制；步驟七采用步驟四、步驟五及步驟六的方法，依次對(duì)順序并聯(lián)的變流器進(jìn)行環(huán)流抑制；當(dāng)控制第N個(gè)變流器與前N-1個(gè)變流器間的環(huán)流時(shí)，將前N-1個(gè)并聯(lián)的變流器視為一個(gè)虛擬的變流器，對(duì)第N個(gè)變流器的零序電流izN進(jìn)行采樣；步驟八根據(jù)設(shè)定的采樣周期、直流母線電壓及N個(gè)變流器各自的交流側(cè)電感值獲得比例系數(shù)Pn，根據(jù)比例系數(shù)Pn對(duì)采樣獲得的第N個(gè)變流器的零序電流izN和第N個(gè)變流器的給定零序電流izN—μ進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，同時(shí)根據(jù)前N-1個(gè)變流器各自的交流側(cè)電感值、零矢量修正值、及前N-1個(gè)變流器各自的非零矢量占空比與第N個(gè)變流器的非零矢量占空比的差值，獲得第N個(gè)變流器的非零矢量的調(diào)節(jié)量，再將比例系數(shù)Pn與第N個(gè)變流器的非零矢量的調(diào)節(jié)量作差，獲得第N個(gè)變流器的零矢量的修正值yN ；步驟九利用第N個(gè)變流器的零矢量的修正值yN對(duì)第N個(gè)變流器的空間矢量脈寬調(diào)制中零矢量的分配進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)由前N-1個(gè)并聯(lián)的變流器形成的虛擬的變流器和第N個(gè)變流器的環(huán)流抑制。所述第i個(gè)變流器的零序電流izi為izi = iai+ibi+ici，i = 1，2，N,上式中iai為第i個(gè)變流器的a相電流，ibi為第i個(gè)變流器的b相電流，ici為第i個(gè)變流器的c相電流。所述第j個(gè)變流器的零矢量的修正值yj為
[W、⑷κ· 士吉手
y. (k) =--；~----—-^-—---
J J \ /1-l II
· vdc W ■ Στ-Στ-
/=1 i /=1 i上式中j = 2，3，···, N,式中X(k)表示在kT時(shí)刻相應(yīng)的X的采樣值，Li為第i個(gè)變流器交流側(cè)濾波電感值，T為控制周期，Vd。為直流母線電壓，Yi為第i個(gè)變流器的零矢量的修正值，Adij為第i個(gè)變流器與第j個(gè)變流器的空間矢量脈寬調(diào)制的非零矢量占空比的差值，Adij=-C^d2Jdlj-Cl2j, Clli為第i個(gè)變流器的第一個(gè)非零矢量的占空比，d2i為第i個(gè)變流器的第二個(gè)非零矢量的占空比，Cllj為第j個(gè)變流器的第一個(gè)非零矢量的占空比，d2j為第j個(gè)變流器的第二個(gè)非零矢量的占空比為第j個(gè)變流器交流側(cè)濾波電感值，Izj ref為第j個(gè)變流器的給定零序電流；

第j個(gè)變流器的零矢量的修正值Yj的表達(dá)式中
權(quán)利要求
1.一種基于零序電流無差拍控制的多變流器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流抑制方法，其特征在于， 所述變流器為N個(gè)，N為大于3的自然數(shù)，N個(gè)變流器共交流母線且共直流母線，所述環(huán)流抑制方法包括以下步驟步驟一使第I個(gè)變流器的零矢量修正值= 0，然后對(duì)第2個(gè)變流器的零序電流iz2 進(jìn)行采樣；步驟二 根據(jù)設(shè)定的采樣周期、直流母線電壓及前兩個(gè)變流器各自的交流側(cè)電感值獲得比例系數(shù)P2,根據(jù)比例系數(shù)P2對(duì)采樣獲得的第2個(gè)變流器的零序電流iz2與第2個(gè)變流器的給定零序電流iz2—μ進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，同時(shí)將第I個(gè)變流器和第2個(gè)變流器的空間矢量脈寬調(diào)制的非零矢量占空比的差值除以12，獲得第2個(gè)變流器的非零矢量的調(diào)節(jié)量，再將比例系數(shù)P2與第2個(gè)變流器的非零矢量的調(diào)節(jié)量作差，獲得第2個(gè)變流器的零矢量修正值 y2 ；步驟三利用第2個(gè)變流器的零矢量修正值y2對(duì)第2個(gè)變流器的空間矢量脈寬調(diào)制中零矢量的分配進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)第I和第2個(gè)變流器間的環(huán)流抑制；步驟四將第I和第2個(gè)變流器共同作為一個(gè)虛擬的變送器，對(duì)第3個(gè)變流器的零序電流iz3進(jìn)行采樣；步驟五根據(jù)設(shè)定的采樣周期、直流母線電壓及前三個(gè)變流器各自的交流側(cè)電感值獲得比例系數(shù)P3,根據(jù)比例系數(shù)P3對(duì)采樣獲得的第3個(gè)變流器的零序電流iz3與第3個(gè)變流器的給定零序電流iz3—進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，同時(shí)根據(jù)第I個(gè)變流器和第2個(gè)變流器各自的交流側(cè)電感值、零矢量修正值、及前兩個(gè)變流器各自的非零矢量占空比與第3個(gè)變流器的非零矢量占空比的差值，獲得第3個(gè)變流器的非零矢量的調(diào)節(jié)量，再將比例系數(shù)P3與第3個(gè)變流器的非零矢量的調(diào)節(jié)量作差，獲得第3個(gè)變流器的零矢量的修正值y3 ；步驟六利用第3個(gè)變流器的零矢量的修正值y3對(duì)第3個(gè)變流器的空間矢量脈寬調(diào)制中零矢量的分配進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述虛擬的變送器和第3個(gè)變流器的環(huán)流抑制；步驟七采用步驟四、步驟五及步驟六的方法，依次對(duì)順序并聯(lián)的變流器進(jìn)行環(huán)流抑制；當(dāng)控制第N個(gè)變流器與前N-1個(gè)變流器間的環(huán)流時(shí)，將前N-1個(gè)并聯(lián)的變流器視為一個(gè)虛擬的變流器，對(duì)第N個(gè)變流器的零序電流izN進(jìn)行采樣；步驟八根據(jù)設(shè)定的采樣周期、直流母線電壓及N個(gè)變流器各自的交流側(cè)電感值獲得比例系數(shù)Pn，根據(jù)比例系數(shù)Pn對(duì)采樣獲得的第N個(gè)變流器的零序電流izN和第N個(gè)變流器的給定零序電流izN—μ進(jìn)行比例調(diào)節(jié)，同時(shí)根據(jù)前N-1個(gè)變流器各自的交流側(cè)電感值、零矢量修正值、及前N-1個(gè)變流器各自的非零矢量占空比與第N個(gè)變流器的非零矢量占空比的差值，獲得第N個(gè)變流器的非零矢量的調(diào)節(jié)量，再將比例系數(shù)Pn與第N個(gè)變流器的非零矢量的調(diào)節(jié)量作差，獲得第N個(gè)變流器的零矢量的修正值yN ；步驟九利用第N個(gè)變流器的零矢量的修正值yN對(duì)第N個(gè)變流器的空間矢量脈寬調(diào)制中零矢量的分配進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)由前N-1個(gè)并聯(lián)的變流器形成的虛擬的變流器和第 N個(gè)變流器的環(huán)流抑制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于零序電流無差拍控制的多變流器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流抑制方法，其特征在于，所述第i個(gè)變流器的零序電流izi為izi = iai+iw+ici i = 1，2，…，N,上式中iai為第i個(gè)變流器的a相電流，ibi為第i個(gè)變流器的b相電流，ici為第i個(gè)變流器的c相電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于零序電流無差拍控制的多變流器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流抑制方法，其特征在于，所述第j個(gè)變流器的零矢量的修正值&為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于零序電流無差拍控制的多變流器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流抑制方法，其特征在于，利用第j個(gè)變流器的零矢量的修正值Ji對(duì)第j個(gè)變流器的空間矢量脈寬調(diào)制中零矢量的分配進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的具體方法為將第.1個(gè)變流器在一個(gè)控制周期T內(nèi)a相的占空比控制為從一個(gè)控制周期的初始時(shí)刻起持續(xù)時(shí)間為低電平，然后持續(xù) y +d2j "-時(shí)間為1 電平，再持續(xù)
全文摘要
基于零序電流無差拍控制的多變流器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流抑制方法，屬于變流器并聯(lián)系統(tǒng)的控制技術(shù)領(lǐng)域。它解決了多變流器并聯(lián)系統(tǒng)中，多個(gè)變流器給定電流不同及交流側(cè)濾波電感不同時(shí)，環(huán)流抑制動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢的問題。它提出了一種虛擬模塊的概念，即在處理N個(gè)變流器并聯(lián)的系統(tǒng)的環(huán)流時(shí)，將其中N-1個(gè)并聯(lián)的變流器視為一個(gè)虛擬模塊，并在離散的零序電流數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，引入了涉及多個(gè)變流器SVPWM中零矢量及非零矢量占空比，和交流側(cè)濾波電感的零序電流無差拍控制，具有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，不考慮直流母線電壓容量，系統(tǒng)零序電流將在下個(gè)采樣周期前達(dá)到給定值0。本發(fā)明適用于對(duì)多變流器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流抑制。
文檔編號(hào)H02M7/493GK103001521SQ20121057904
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者張學(xué)廣, 張文杰, 陳佳明, 劉勇, 段大坤, 馬紅兵, 徐殿國 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)