逆变器并联系统中抑制电压不平衡的控制方法及系统与流程

本发明涉及逆变器并联系统控制领域，尤其涉及一种逆变器并联系统中抑制电压不平衡的控制方法及系统。

背景技术：

1、随着地球人口的增长和人们对于高质量生活的追求，人类对于能源的需求也呈现了日趋增长的趋势。为了减少获取能源对环境产生的破坏，近年来各种新能源发电的相关研究备受关注，为了有效地利用这些新能源，我们通常将这些新能源发电设备通过分散在各处的逆变器连接到一起，形成一种分布式的供电系统，其实质就是逆变器的并联运行。

2、此外，逆变器的并联运行还被还被广泛地用于ups等供电设备。随着科技的进步和人们生活水平的提高，人们对于供电系统的供电容量和供电质量的要求也越来越高。逆变器的并联运行可以很方便地扩大供电系统的供电容量，而且可以组成n+1的并联冗余系统提高供电系统运行的可靠性，当供电系统中的某个模块出现故障时，可以在不影响系统供电的情况下方便的更换或者维修故障模块。

3、逆变器的并联控制方式主要分为集中控制、主从控制和分布式控制三种。其中，集中控制和主从控制这两种方式虽然实现起来相对简单和方便，但是一旦控制电路故障可能会导致整个系统故障停机，显然无法满足逆变器并联系统对于供电可靠性方面的要求，使得并联冗余的优点无法凸显。分布式控制由于其自身的特点，可以很好的解决上述问题，但其实现起来也存在很多的困难，首先所有需要并联运行的逆变模块都必须保证输出电压的幅值、频率和相位的一致性，即使很小的偏差也会使各逆变模块之间将存在很大的环流，过大的环流不仅会加重功率器件的负担，而且随着环流的进一步加大甚至发散将会使整个并联系统崩溃，从而导致供电系统对负载供电的中断。

4、为了抑制逆变模块并联时产生的环流，我们一般会在增加相位的同步控制的同时，增加有功功率、无功功率的均分控制。有功功率、无功功率的均分控制可以很好的减小逆变模块在并联稳态运行时各模块之间的环流，但由于逆变器并联系统在实际运行过程中，由于逆变模块数量的增多，各模块之间的硬件差异和运行时的电磁干扰所导致的环流增大也是并联系统控制中无法回避的问题。

5、为了解决由于各模块之间的硬件差异或者运行时的电磁干扰所导致的环流增大的问题，有人提出在逆变模块的控制器中增加虚拟阻抗的环节。该方法很好的增强了系统对于单个模块输出特性差异的容忍度，减小了同步信号受到干扰时对于整个并联系统的影响，但同时也意味着整个系统的输出特性变差，当系统遭遇不对称负载时，输出电压的不平衡度会在之前的基础上进一步变差，使得整个系统的供电质量无法得到保障。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种逆变器并联系统中抑制电压不平衡的控制方法，其特征在于，包括：

2、s1：获取逆变器并联系统的连接方式，构建逆变器并联系统中单逆变器的双闭环控制策略；

3、s2：获取单逆变器的电流输出，设置电压外环的给定值，通过单逆变器的电流输出和电压外环的给定值构建功率均分环控制；

4、s3：通过在双闭环控制策略中引入功率均分环控制，构建改进型逆变器并联控制策略；

5、s4：通过改进型逆变器并联控制策略输出pwm控制信号，控制各单逆变器并联运行。

6、优选的，双闭环控制策略包括：比例-积分-谐振控制器、比例-积分控制器和pwm调制器；

7、比例-积分-谐振控制器、比例-积分控制器和pwm调制器依次连接。

8、优选的，步骤s2具体为：

9、s21：设置第一电压外环的给定值ud.ref和第二电压外环的给定值uq.ref，获取逆变器输出电压的实时相角ωt，经过park逆变换后输出uα.ref，uq.ref和uβ.ref；

10、s22：获取单逆变器的电流输出，电流输出经过clarke变换得到输出电流的两相静止坐标系下的坐标值ioα和ioβ；

11、s23：uα.ref减去ioα经过虚拟阻抗后产生的压降，输出uα1.ref；uβ.ref减去ioβ经过虚拟阻抗后产生的压降，输出uβ1.ref；

12、s24：电流输出通过二阶广义积分器分别得到电流在α和β坐标下的两个正交分量，通过计算得到电流负序分量在两相静止坐标系下的坐标值ioα.n和ioβ.n；ioα.n经过输出阻抗后与uα1.ref相加，输出uα2.ref；ioβ.n经过输出阻抗后与uβ1.ref相加，输出uβ2.ref；

13、s25：uα2.ref和ωt经过park变换后输出ud2.ref，uβ2.ref和ωt经过park变换后输出uq2.ref，将ud2.ref作为功率均分环控制的第一电压输出，将uq2.ref作为功率均分环控制的第二电压输出。

14、优选的，步骤s3具体为：

15、s31：获取单逆变器的电压输出，将电压输出经过clarke变换和park变换后分别获得ud和uq；

16、s32：将功率均分环控制的第一电压输出ud2.ref减去ud后输入比例-积分-谐振控制器，输出电流irefd；将功率均分环控制的第二电压输出uq2.ref减去uq后输入比例-积分-谐振控制器，输出电流irefq；

17、s33：获取单逆变器的电流输出，将电流输出经过clarke变换和park变换后分别获得ild和ilq；将irefd减去ild后输入比例-积分控制器，输出电压urd；将irefq减去ilq后输入比例-积分控制器，输出电压urq；

18、s34：获取单逆变器的输出电压的实时相角ωt，将urd、urq和ωt经过abc三路park逆变换后输出电压ura、urb和urc，将ura、urb和urc输入pwm调制器后输出pwm控制信号。

19、一种逆变器并联系统中抑制电压不平衡的控制系统，包括：

20、双闭环控制策略构建模块，用于获取逆变器并联系统的连接方式，构建逆变器并联系统中单逆变器的双闭环控制策略；

21、功率均分环控制构建模块，用于获取单逆变器的电流输出，设置电压外环的给定值，通过单逆变器的电流输出和电压外环的给定值构建功率均分环控制；

22、改进型逆变器并联控制策略构建模块，用于通过在双闭环控制策略中引入功率均分环控制，构建改进型逆变器并联控制策略；

23、逆变器并联运行模块，用于通过改进型逆变器并联控制策略控制各单逆变器并联运行。

24、本发明具有以下有益效果：

25、本发明的控制方法在原有的传统逆变器并联控制方法和增加虚拟阻抗控制的逆变器并联控制方法基础上加入了输出电流负序压降补偿控制，在不影响虚拟阻抗控制效果的同时，减小了逆变器并联系统在不对称负载下输出电压的不平衡度。使逆变器并联系统在极大程度上减小了对于硬件一致性的依赖，增强了系统的抗干扰能力的同时，减弱了不对称负载对于系统输出电压不平衡度的影响，提高供电系统的供电质量。

技术特征：

1.一种逆变器并联系统中抑制电压不平衡的控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的逆变器并联系统中抑制电压不平衡的控制方法，其特征在于，双闭环控制策略包括：比例-积分-谐振控制器、比例-积分控制器和pwm调制器；

3.根据权利要求1所述的逆变器并联系统中抑制电压不平衡的控制方法，其特征在于，步骤s2具体为：

4.根据权利要求1所述的逆变器并联系统中抑制电压不平衡的控制方法，其特征在于，步骤s3具体为：

5.一种逆变器并联系统中抑制电压不平衡的控制系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及逆变器并联系统控制领域，提供一种逆变器并联系统中抑制电压不平衡的控制方法及系统，包括：S1：获取逆变器并联系统的连接方式，构建逆变器并联系统中单逆变器的双闭环控制策略；S2：获取单逆变器的电流输出，设置电压外环的给定值，通过单逆变器的电流输出和电压外环的给定值构建功率均分环控制；S3：通过在双闭环控制策略中引入功率均分环控制，构建改进型逆变器并联控制策略；S4：通过改进型逆变器并联控制策略输出PWM控制信号，控制各单逆变器并联运行。本发明加入了输出电流负序压降补偿控制，在不影响虚拟阻抗控制效果的同时，减小了逆变器并联系统在不对称负载下输出电压的不平衡度。

技术研发人员：张攀,姚川,吴江涛,廖君佐,朱傲,石林,万里,柳彬,王磊,杨学蒙
受保护的技术使用者：武汉华海通用电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13