一種通訊故障狀態(tài)下的全局同步脈寬調(diào)制自同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種通訊故障狀態(tài)下的全局同步脈寬調(diào)制自同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著環(huán)境的不斷惡化，可再生能源發(fā)電技術(shù)、分布式發(fā)電技術(shù)引起了各方 關(guān)注。并網(wǎng)逆變器能將分布式電源接入交流電網(wǎng)，是將分布式電源接入交流電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè) 備。由于電力電子器件的存在，并網(wǎng)逆變器的輸出電流中含有大量的高次諧波?，F(xiàn)有專利和 文獻(xiàn)中提到了多種降低高次諧波的方法，包括增加開關(guān)頻率、濾波器參數(shù)、濾波器階數(shù)、采 用交錯(cuò)并聯(lián)結(jié)構(gòu)、多電平結(jié)構(gòu)等，但運(yùn)些方法都會增加逆變器的控制難度和逆變器的成本， 而且運(yùn)些方法大多是針對單個(gè)逆變器。
[0003] 在電網(wǎng)中，多個(gè)分布式并網(wǎng)逆變器一般W并聯(lián)的形式接入電網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所 示。多個(gè)并網(wǎng)逆變器接入公共并網(wǎng)點(diǎn)（PCC)，逆變器的總數(shù)定義為N，逆變器編號定義為M(M =1，…，腳，逆變器M的輸出電流表示為iM，其總諧波失真表示為THDm，總并網(wǎng)電流表示為 Lum,總諧波失真表示為T皿gum。通常，中含有大量的高次諧波，運(yùn)些高次諧波會在PCC處 隨機(jī)疊加，最終導(dǎo)致的諧波含量在最小值和最大值之間變化。
[0004] 專利《分布式并網(wǎng)逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調(diào)制系統(tǒng)及方法》公開了一種分布式并 網(wǎng)逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調(diào)制系統(tǒng)，確定了全局脈寬調(diào)制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，包括主控單元 (全局同步單元）和位于不同地理位置的若干個(gè)并網(wǎng)逆變器，每個(gè)所述并網(wǎng)逆變器均與分 布式電源連接，每個(gè)并網(wǎng)逆變器均通過公共并網(wǎng)點(diǎn)與電網(wǎng)連接，所述主控單元與所有的并 網(wǎng)逆變器通信，如圖1所示，所述主控單元接收各個(gè)并網(wǎng)逆變器的信息，確定全局同步策略 后，將包含全局同步策略的全局同步信號分別發(fā)送給各個(gè)并網(wǎng)逆變器，各個(gè)并網(wǎng)逆變器利 用全局同步信號調(diào)整自己的脈寬調(diào)制波相位，W達(dá)到各個(gè)并網(wǎng)逆變器脈寬調(diào)制波之間能夠 滿足諧波抵消的相位差，從而抵消各個(gè)并網(wǎng)逆變器注入電網(wǎng)的諧波電流。該方法能夠有效 降低isum的諧波含量。但該方法的主要缺陷是，當(dāng)通訊系統(tǒng)出現(xiàn)短時(shí)間故障或長時(shí)間故障 時(shí)，全局同步脈寬調(diào)制方法無法正常工作，全局同步脈寬調(diào)制系統(tǒng)的可靠性無法得到保障。
[0005] 專利《分布式并網(wǎng)逆變系統(tǒng)全局同步脈寬相位、頻率動態(tài)調(diào)整方法》在上述專利基 礎(chǔ)上，公開了一種分布式并網(wǎng)逆變系統(tǒng)全局同步脈寬相位、頻率動態(tài)調(diào)整方法，逆變器正常 運(yùn)行過程中，在滿足并網(wǎng)電流諧波要求的前提下降低每個(gè)逆變器開關(guān)頻率，能夠提高整個(gè) 系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在某個(gè)逆變器退出全局同步脈寬調(diào)制或某個(gè)逆變器加入全局同步脈寬調(diào) 制的過程中動態(tài)調(diào)整全局同步脈寬的相位，使并網(wǎng)電流諧波降到最低，而且在運(yùn)一動態(tài)調(diào) 整過程中并網(wǎng)電流諧波始終滿足要求。在通訊設(shè)施故障時(shí)提高開關(guān)頻率，避免了全局同步 脈沖寬度調(diào)制方法突然失效造成的并網(wǎng)電流諧波增大的問題。在電網(wǎng)故障或逆變器輸出功 率突變等暫態(tài)過程中提高開關(guān)頻率，增加動態(tài)過程的穩(wěn)定性。此專利雖然提到了通訊設(shè)施 故障下的應(yīng)對措施，但此時(shí)全局同步脈寬調(diào)制方法依然無法正常工作，逆變器的開關(guān)頻率 上升，損耗增大，無法發(fā)揮全局同步脈寬調(diào)制方法的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出一種通訊故障狀態(tài)下的全局同步脈寬調(diào)制自同步 方法。能讓逆變器在通訊故障的情況下依然保持全局同步運(yùn)行狀態(tài)，各逆變器的狀態(tài)也無 需改變，充分發(fā)揮全局同步脈寬調(diào)制方法的優(yōu)勢。全局同步單元向逆變器M發(fā)送同步信號， 并將同步信號發(fā)送頻率fsy。發(fā)送給逆變器M，逆變器M根據(jù)同步信號計(jì)算出與逆變器1之間 的晶振誤差。逆變器M根據(jù)計(jì)算結(jié)果制定自同步參數(shù)。逆變器M根據(jù)所收到的fw。預(yù)測下 一次同步信號出現(xiàn)的時(shí)刻，若同步信號出現(xiàn)，則通信系統(tǒng)工作正常，無需進(jìn)行自同步，若同 步信號不出現(xiàn)，則通訊系統(tǒng)故障，逆變器M進(jìn)行自同步。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種通訊故障狀態(tài)下的全局同步脈寬調(diào)制自同步系統(tǒng)，包括：
[0009] 主控單元和位于不同地理位置的若干個(gè)并網(wǎng)逆變器，每個(gè)所述并網(wǎng)逆變器均與分 布式電源連接，每個(gè)并網(wǎng)逆變器均通過公共并網(wǎng)點(diǎn)與電網(wǎng)連接，所述主控單元與所有的并 網(wǎng)逆變器通信，所述主控單元允許為單獨(dú)的控制器，也允許是某個(gè)并網(wǎng)逆變器中的控制器； 主控單元與各并網(wǎng)逆變器的控制器中都加入了自同步算法。
[0010] 一種通訊故障狀態(tài)下的全局同步脈寬調(diào)制自同步方法，包括W下步驟：
[0011] 步驟（1):從并網(wǎng)逆變器中選擇任何一個(gè)作為并網(wǎng)逆變器1，并網(wǎng)逆變器1中的控 制器作為主控單元，主控單元將計(jì)算出的同步信號發(fā)送頻率fw。發(fā)送給各個(gè)并網(wǎng)逆變器； 同時(shí)主控單元W頻率fw。發(fā)送同步信號，同步信號為脈沖信號；
[001引步驟似：主控單元將并網(wǎng)逆變器1的開關(guān)頻率發(fā)送給每個(gè)并網(wǎng)逆變器，主控 單元將并網(wǎng)逆變器1中兩次同步信號時(shí)間間隔中的載波Carrier!的數(shù)量Wi發(fā)送給每個(gè)并 網(wǎng)逆變器；Carrierl為主控單元中的載波；
[0013] 步驟（3):并網(wǎng)逆變器M根據(jù)收到的同步信號發(fā)送頻率fw。計(jì)算并網(wǎng)逆變器M與 并網(wǎng)逆變器1之間的晶振頻率差和自同步的參數(shù)；M= 1，…，N，M表示并網(wǎng)逆變器的編號， N表示并網(wǎng)逆變器的總數(shù)；
[0014] 步驟（4):并網(wǎng)逆變器M根據(jù)自同步參數(shù)預(yù)測下次出現(xiàn)同步信號的時(shí)間范圍，若在 此范圍內(nèi)出現(xiàn)同步信號，則無需啟用自同步算法，若在此范圍內(nèi)中沒有收到同步信號，則啟 用自同步算法，參考載波CarrierM'根據(jù)自同步參數(shù)進(jìn)行自同步；
[001引步驟（5):并網(wǎng)逆變器M中的載波CarrierM根據(jù)參考載波CarrierM'進(jìn)行相位調(diào) 整。
[0016] 所述步驟（l)fw。的計(jì)算方法為專利《分布式并網(wǎng)逆變系統(tǒng)全局同步脈寬相位、頻 率動態(tài)調(diào)整方法》的公開內(nèi)容。所述步驟（l)fw。的計(jì)算方法為：
[0017] (1-1)主控單元根據(jù)所收到的參數(shù)信號，利用傅里葉變換方法，建立輸出電流諧波 有效值和餐》之間的函數(shù)關(guān)系：
[0018]
[0019] (1-2)根據(jù)晶振的最大誤差范圍e"y和并網(wǎng)逆變器的開關(guān)頻率ftM，計(jì)算出1秒內(nèi) 與《相對妒所能變化的最大范圍，計(jì)算公式為：
[0020]
[0021] (1-3)根據(jù)通訊通道的速率預(yù)先設(shè)定同步信號發(fā)送頻率fw。，計(jì)算出同步信號發(fā)送 頻率下仰1相對巧1所偏移的最大范圍4卿，計(jì)算公式為；
[0022]
[0023] (1-4)利用（1-1)計(jì)算出的函數(shù)關(guān)系/hsum=/恃1……取N),，且令^Mb+邸.《<卿<御)+卸M'利 用粒子群算法，計(jì)算Ihsum的最大值，如果此最大值大于電網(wǎng)要求，則增加fsy。，并重復(fù)步驟 (1-2)、（1-3)如果此最大值小于電網(wǎng)要求，則fw。為同步信號的發(fā)送頻率。
[0024] 所述步驟（1-1)的參數(shù)信號包括逆變器直流電壓、逆變器開關(guān)頻率、輸出濾波器 參數(shù)或逆變器輸出功率參數(shù)。
[002引所述步驟似中獲得Wi的方法為：
[0026] 獲得Wi的計(jì)算公式為：
[002引其中fDSPl為主控單元的晶振頻率，主控單元的晶振頻率為設(shè)定值，Cpegk為S角載波 計(jì)數(shù)的峰值。
[0029] 所述步驟（3)中計(jì)算晶振頻率差的方法為：
[0030] 步驟（3-1):并網(wǎng)逆變器M根據(jù)收到同步信號，計(jì)算出與上一個(gè)同步信號的間隔 內(nèi)，經(jīng)過的完整=角載波的個(gè)數(shù)，記為W2,并記錄收到同步信號瞬間的=角載波是處于上升 階段還是下降階段，用Dir= 1表示上升階段，用Dir= 0表示下降階段，并記錄收到同步 信號瞬間的S角載波計(jì)數(shù)器中的值為AC。
[003。步驟（3-2):根據(jù)Wz與Wi的關(guān)系，化及Dir的值，共分為4種情況計(jì)算并網(wǎng)逆變器M中的晶振頻率為：
[0032]情況 1:胖2二Wi;Dir=0[003引fDSPM=(2CpeakWM-AC)fsyn [0034]情況 2:胖2二W1-1;Dir=1 [003引 f畫二口C PeaA+ A C化押
[0036]情況 3:胖2二W1+1;Dir=0
[0037] f畫二口CpeaA-AC]fsyn