Shepwm调制的多台t型三电平逆变器的零序环流抑制系统及方法
【技术领域】
[00011 本发明涉及一种SHEPWM调制的多台T型三电平逆变器的零序环流抑制系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 随着国家对新能源的重视程度不断增加，光伏产业近几年发展非常迅速，在低压 可再生能源发电系统中，多电平逆变器得到了越来越广泛的研究和使用。其输出交流电压 有较低的dv/dt，较低的谐波畸变率，相比传统两电平逆变器有较低的器件开关应力，并可 进一步降低开关器件的电压等级。三电平逆变器的拓扑结构如中点钳位型(NPC)、飞跨电容 型和级联H桥型等，其中NPC型使用最为广泛，并以此为基础出现了诸多改进拓扑，特别是近 来提出的T型拓扑。
[0003] 单台T型三电平逆变器的功率受到器件额定功率等因素的限制，使得面对大功率 应用场合时，单台T型三电平逆变器会不能满足要求。对于大功率应用如电机驱动、微电网、 分布式发电系统等，逆变器并联是简单有效的方法。逆变器并联通常采用相互隔离的直流 母线，或利用变压器产生隔离的交流母线，以切断零序环流的流通路径，达到并联运行目 的。但这种硬件隔离的方法会增加系统成本和体积。共交直流母线的并联方法能极大程度 减小系统开销，但相应的也会产生零序环流通路，零序环流如果不加以抑制，会产生极大的 输出电流畸变，并带来无功和谐波损耗，严重影响系统运行的稳定性，甚至会给逆变器带来 损坏。
[0004] 目前已有多种逆变器并联运行的方法。视逆变器控制与调制的方法不同，相应的 环流抑制的方法也不相同。逆变器的调制有多种方法如正弦脉宽调制（SPWM)，空间矢量调 制(SVPWM)，特定谐波消除法(SHEPWM)等。其中SHEPffM相对于SPffM和SVPffM具有开关频率小， 开关损耗低，控制简单，软件开销小的优点;在特定谐波抑制方面，SHEPffM有显著的优点。这 些特点使SHEPffM特别适合大功率应用。传统的SHEPffM调制的并联逆变器零序环流抑制的方 法有控制零矢量和小矢量的方法，但这种方法提高了逆变器的开关频率。在尽可能保持 SHEPffM优点的情况下，最大可能的抑制零序环流，对SHEPffM调制的T型三电平逆变器并联系 统意义重大。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决上述问题，提出了一种SHEHVM调制的多台T型三电平逆变器的零 序环流抑制系统及方法，本发明能够很好的提尚系统性能，有效抑制并联系统环流。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种SHEP丽调制的多台T型三电平逆变器的零序环流抑制系统，包括脉冲信号发 生器、控制器、开关角控制器和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，包括多个并联的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，且所有T型 三电平逆变器直流侧分裂电容的中点相连，所有T型三电平逆变器的交流侧经过滤波器滤 波后并联连接；
[0008] 所述脉冲信号发生器产生脉冲信号，发送给每个τ型三电平逆变器，所述控制器通 过SHEPWM调制方式控制T型三电平逆变器并联系统的开关器件的开断，所述开关角控制器 控制每个T型三电平逆变器的开关角，切断零序环流各个频率分量通路。
[0009] 所述T型三电平逆变器，包括并联的三相桥臂，每相桥臂包括两个串联的IGBT管， 各相桥臂的中点一侧串联两个方向不同的IGBT管，另一侧经滤波器与负载或电网连接;在 并联的各桥臂输入端接入输入电压源;每台逆变器输入直流侧并联有两组电容，两组电容 连接处连接各相桥臂的两个方向不同IGBT管的一端，各个IGBT管均由控制信号驱动。
[0010] 优选的，所述控制器为解耦控制器，驱动T型三电平逆变器的每个IGBT管。
[0011]优选的，所述T型三电平逆变器并联系统采用不同的开关角。
[0012]所述滤波器为电感。
[0013] -种SHEP丽调制的多台T型三电平逆变器的零序环流抑制方法，具体包括：多台T 型三电平逆变器采用不同的开关模式，即多台T型三电平逆变器的SHEPWM计算出的开关角 不完全相同，根据要求的开关角的个数N及T型三电平逆变器的台数p，联立pXN个方程求解 出开关角，使得每台T型三电平逆变器每四分之一周期中仍然有N个开关角，控制基波幅值 以及N-I个谐波幅值，每台T型三电平逆变器都根据给定基波调制比M产生相同的基波分量 后，保证各台T型三电平逆变器具有(N-I)个自由度，消除(N-I)个谐波。
[0014]具体的，计算每台T型三电平逆变器的SHEP丽开关角时，要考虑消除（3+6n)次谐 波，η = 0，1，2…，要消除零序环流中m个分量，就增加 p X m个方程和p X m个未知数，相应的每 台T型三电平逆变器增加 m个开关角，系统整体增加2m个开关角。
[0015]优选的，每台T型三电平逆变器m个开关角都用来切断零序环流各个频率分量通 路，保证环流抑制效果。
[0016] 优选的，则P-I台逆变器增加的m个开关角用来切断零序环流各个频率分量通路， 剩余一台逆变器增加的m个开关角用来消除交流母线上更多的谐波，保证交流母线电能质 量。
[0017] 本发明的有益效果为：
[0018] (1)在同样开关频率下，和传统方案相比，本发明可以在交流侧公共连接点出消除 更多低次谐波;在交流侧要求同样谐波消除效果的情况下，本发明比传统方案开关次数更 低，开关损耗更小；
[0019] (2)本发明可以对逆变器之间零序环流进行有效抑制，增强三电平逆变器并联运 行的稳定性，提高系统整体运行的效率；
[0020] (3)本发明无需增加额外器件和控制算法，只需要更改系统中预存的SHEPffM开关 角度，简单易行。
【附图说明】
[0021] 图1为多台T型三电平逆变器并联系统拓扑图；
[0022]图2为两台T型三电平逆变器并联系统拓扑图；
[0023]图3为三电平逆变器拓扑图；
[0024] 图4为T型三电平逆变器SHEP丽的典型波形；
[0025] 图5(a)为方法一下第一台逆变器的输出线电压的仿真结果；
[0026]图5(b)为方法一下第一台逆变器的输出线电压仿真结果的FFT分析；
[0027]图6(a)为方法一下第二台逆变器的输出线电压的仿真结果；
[0028]图6(b)为方法一下第二台逆变器的输出线电压仿真结果的FFT分析；
[0029] 图7(a)为方法一下并联逆变器输出公共连接点处线电压的仿真结果；
[0030] 图7(b)为方法一下并联逆变器输出公共连接点处线电压仿真结果的FFT分析；
[0031] 图8(a)为方法一下并联逆变器交流母线A相电流波形的仿真结果；
[0032] 图8(b)为方法一下并联逆变器交流母线A相电流波形仿真结果的FFT分析；
[0033] 图9(a)为方法一下并联逆变器没有抑制环流的仿真结果；
[0034] 图9(b)为方法一下并联逆变器采用本发明的环流抑制方法后的仿真结果；
[0035] 图10(a)为方法二下第一台逆变器的输出线电压的仿真结果；
[0036]图10(b)为方法二下第一台逆变器的输出线电压仿真结果的FFT分析；
[0037]图11(a)为方法二下第二台逆变器的输出线电压的仿真结果；
[0038]图11(b)为方法二下第二台逆变器的输出线电压仿真结果的FFT分析；
[0039] 图12(a)为方法二下并联逆变器输出公共连接点处线电压的仿真结果；
[0040] 图12(b)为方法二下并联逆变器输出公共连接点处线电压