一种抑制三电平逆变器并联零序环流的系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于逆变器应用技术领域，更为具体地讲，涉及一种抑制三电平逆变器并 联零序环流的系统。
【背景技术】
[0002] 随着系统功率容量和耐压等级的不断增加，单台传统两电平逆变器已经不能满足 实际应用要求，因此，衍生出三电平逆变器，三电平逆变器虽然能够在一定程度上增加系统 的功率容量和耐压等级，但是仍无法满足大功率场合的应用。
[0003] 针对当前的快速发展，一种有效的解决方法是采用三电平逆变器并联运行。但是 对于有电流内环的并网逆变器来说，并联运行会有零序环流的产生，且零序环流会增加系 统的损耗，降低系统效率，造成并联逆变器电流应力的不均衡和严重的电磁干扰，影响开关 管的寿命。
[0004] 下面具体描述一下零序环流产生具备的两个条件：1、要有零序的激励源；2、要有 完整的零序环路。这就为我们抑制零序环流提供了想法和思路。国内外学者对此已经进行 了大量的研究，并提出了多种方法，通常的思路包括切断零序环路、增大零序环路阻抗和减 小零序激励源这三个方面：
[0005] 1、切断零序环路：对应这种思路的常用办法是直流侧分别接独立电源和网侧通过 变压器隔离两种方法。采用直流侧分别接独立电源的方法会增加系统成本，且不利于系统 扩容；采用网侧通过变压器隔离的方法也会增加系统成本，同时变压器的引入也会降低系 统的效率，所以实际一般不采用这两种方法。
[0006] 2、增大零序环路阻抗：对应这种思路的常用办法是在并联变流器的每相之间添加 一个对于零序环流高阻抗的电抗器，以达到抑制零序环流的目的。但是电抗器对低频的零 序环流抑制有限，且电抗器的引入增加了系统成本和体积，降低了系统的效率，所以这种方 法在实际应用中也很少采用。
[0007] 3、减小零序激励源：采用这种思路的大部分控制策略都较复杂，不易实现，同时需 要载波同步；且三电平的零序环路和零序激励源更复杂，目前对其并联系统零序环流抑制 方法研究还很少。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抑制三电平逆变器并联零序环 流的系统，在基于中矢量调制和中点电位控制基础上，来抑制三电平逆变器并联时产生的 零序环流。
[0009] 为实现上述发明目的，本发明一种抑制三电平逆变器并联零序环流的系统，其特 征在于，包括连接电网的N台三电平逆变器，其中，每台三电平逆变器又包括主电路和控制 两部分，且均采用共交、直流母线的并联结构；
[0010] 所述的主电路，包括零序环流抑制电路、三相三电平模块和LCL滤波器；零序环流 抑制电路的输入端直接与直流电源相连接，其输出端与三相三电平模块的输入端相连接； 三相三电平模块的输出端与LCL滤波器模块的输入端连接；LCL滤波器模块的输出端直接 与公共电网相连；
[0011] 其中，零序环流抑制电路由开关管SI、S2、S3、S4及电感L组成，它通过控制直流 母线中点电位来抑制零序环流；三相三电平模块用于实现对直流电压的DC/AC逆变；LCL滤 波器模块用于实现对并网波形滤波；
[0012] 所述的控制部分，包括电流控制环模块、2MV1Z调制算法模块和零序环流抑制模 块；
[0013] 首先，电流传感器将采集得到三相电流ia、ib、i。，有功电流给定(丨和无功电流给定 ξ输入到电流控制环模块，得到参考电压V。、Vfi，从而计算出参考矢量Vraf的相角，即参考 矢量相角θ，Θ满万
[0014] 其次，电压传感器采集得到直流侧电压Ud。，再将直流侧电压Ud。、参考电压V。和 Ve、参考矢量相角Θ输入到2MV1Z调制算法模块，通过2MV1Z调制算法模块处理得到三相 三电平模块对应开关管的驱动信号；
[0015] 最后，将电压传感器采集得到直流侧正负母线电容电压差AU和三相电流ia、i b、 i。相加，得到零序环流i z并输入到零序环流抑制模块，通过零序环流抑制模块处理得到零 序环流抑制电路的驱动信号。
[0016] 本发明的发明目的是这样实现的：
[0017] 本发明抑制三电平逆变器并联零序环流的系统，通过三电平逆变器并联运行的方 式，使系统的功率容量增大；在逆变器内部采用2MV1Z调制算法，不需要各并联逆变器载波 同步就能够有效减少并联逆变器间的零序激励源，从而较好的抑制零序环流；同时采用中 点电位控制的零序环流抑制方法，通过在一定范围内主动扰动中点电位，以抑制可能出现 偏移的零序环流，具有控制算法简单，零序电流小的优点，同时能够减小共模电压，增加设 备安全性。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明抑制三电平逆变器并联零序环流的系统原理框图；
[0019] 图2是图1所示主电路拓扑结构原理框图；
[0020] 图3是图1所示电流控制环原理图；
[0021] 图4是图1所示2MV1Z调制算法模块空间矢量分布图结构图；
[0022] 图5是图1所不零序环流抑制_旲块原理图；
[0023] 图6是本发明基于中矢量调制和中点电位控制的零序环流波形图；
[0024] 图7是本发明基于中矢量调制和中点电位控制的中点电位波形图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述，以便本领域的技术人员更好地 理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许 会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
[0026] 实施例
[0027] 图1是本发明抑制三电平逆变器并联零序环流的系统原理框图。
[0028] 在本实施例中，本发明一种抑制三电平逆变器并联零序环流的系统，包括连接电 网的N台三电平逆变器，其中，每台三电平逆变器又包括主电路和控制两部分，且均采用共 交、直流母线的并联结构。
[0029] 在本实施例中，如图1所示，以两台T型三电平逆变器并联为例，在每台T型三电 平逆变器的主电路中，包括零序环流抑制电路、三相三电平模块和LCL滤波器；
[0030] 主电路的拓扑结构如图2所示，其中，零序环流抑制电路的输入端直接与直流电 源相连接，其输出端与三相三电平模块的输入端相连接；三相三电平模块的输出端与LCL 滤波器模块的输入端连接；LCL滤波器模块的输出端直接与公共电网相连；
[0031] 其中，零序环流抑制电路通过控制直流母线中点电位抑制零序环流；三相三电平 模块用于实现对直流电压的DC/AC逆变；LCL滤波器模块用于实现对并网波形滤波。
[0032] 如图1所示，在每台T型三电平逆变器的控制部分，包括电流控制环模块、2MV1Z 调制算法模块和零序环流抑制模块；其中，电流控制环模块是采用同步旋转坐标系下，基于 PID调节器的电流闭环控制方式，从而控制三相三电平模块实现DC/AC的逆变；而零序环流 抑制模块是采用基于PID调节器的双闭环控制方式。
[0033] 当两台并联逆变器并网启动后，首先，利用电流传感器采集三相电流ia、i b、i。，再 将采集三相电流ia、ib、i。、有功电流给定<_和无功电流给定4输入到电流控制环模块；在 电流控制环模块中，如图3所不，电流控制环模块先对米集得到的二相电流ia、ib、i。进行 abc-dq坐标变换，得到为dq坐标系下的d轴有功电流ijP q轴无功电流i q;再将i d、iq分 别跟有功电流给定|:、无功电流给定 < 作差，经过PID运算处理得到输出指令电压％和V q; 最后将电压Vd和Vq经过坐标反变换，得到参考电压V α、Vp，从而计算出参考矢量Vraf的相 角，即参考矢量相角θ，Θ满屈
[0034] 其次，利用电压传感器采集直流侧电压Ud。，再将直流侧电压Ud。、参考电压V α和 Ve、参考矢量相角Θ输入到2MV1Z调制算法模块；在2MV1Z调制算法模块中，如图4所示， 2MV1Z调制算法模块进行如下处理：
[0035] 1)、定义空间矢量Vnil, i = 0, 1，…，6 ;在本实施例中，空间矢量的定义可以参考文 献"三相T型三电平非隔离并网逆变器的研究_童鸣庭"，在此不再赘述；
[0036] 2)、确定参考电压να和V Ji所在扇区及对应扇区中参与合成的空间矢量
[0037] 在本实施例中，首先需要构建一个默认的扇区表，在扇区表中存在6个扇区，即第 I扇区~第VI扇区，扇区是按照相位角的大小划分；
[0038] 表1是扇区表；
[0039]
[0040] 表1
[0041] 在具体处理时：先输入参考电压να、Vfi和参考矢量相角Θ到2MV1Z调制算法模 块，2MV1Z调制算法模块结合扇区表，根据参考矢量相角Θ的大小判断参考电压 Va和V e所 在扇区及对应扇区中参与合成的空间矢量；
[0042] 当-30°彡Θ <30°时，在扇区表中为第I扇区，选取空间矢量Vw Vnil Jni。参与 参考矢量的合成；
[0043] 当30°彡Θ < 90°时，在扇区表中为第II扇区，选取空间矢量Vm、Vw Vni。参与 参考矢量Vraf的合成；
[0044] 当90°彡Θ < 150°时，在扇区表中为第III扇区，选取空间矢量Vw Vw Vni。参 与参考矢量Vraf的合成；
[0045] 当150°彡Θ < 210°时，在扇区表中为第IV扇区，选取空间矢量Vw Vg、Vni。参 与参考矢量Vraf的合成；
[0046] 当210°彡Θ