一种通讯故障状态下的全局同步脉宽调制自同步方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种通讯故障状态下的全局同步脉宽调制自同步方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着环境的不断恶化，可再生能源发电技术、分布式发电技术引起了各方 关注。并网逆变器能将分布式电源接入交流电网，是将分布式电源接入交流电网的关键设 备。由于电力电子器件的存在，并网逆变器的输出电流中含有大量的高次谐波。现有专利和 文献中提到了多种降低高次谐波的方法，包括增加开关频率、滤波器参数、滤波器阶数、采 用交错并联结构、多电平结构等，但运些方法都会增加逆变器的控制难度和逆变器的成本， 而且运些方法大多是针对单个逆变器。
[0003] 在电网中，多个分布式并网逆变器一般W并联的形式接入电网，其结构如图1所 示。多个并网逆变器接入公共并网点（PCC)，逆变器的总数定义为N，逆变器编号定义为M(M =1，…，脚，逆变器M的输出电流表示为iM，其总谐波失真表示为THDm，总并网电流表示为 Lum,总谐波失真表示为T皿gum。通常，中含有大量的高次谐波，运些高次谐波会在PCC处 随机叠加，最终导致的谐波含量在最小值和最大值之间变化。
[0004] 专利《分布式并网逆变系统全局同步脉宽调制系统及方法》公开了一种分布式并 网逆变系统全局同步脉宽调制系统，确定了全局脉宽调制系统的基本结构，包括主控单元 (全局同步单元）和位于不同地理位置的若干个并网逆变器，每个所述并网逆变器均与分 布式电源连接，每个并网逆变器均通过公共并网点与电网连接，所述主控单元与所有的并 网逆变器通信，如图1所示，所述主控单元接收各个并网逆变器的信息，确定全局同步策略 后，将包含全局同步策略的全局同步信号分别发送给各个并网逆变器，各个并网逆变器利 用全局同步信号调整自己的脉宽调制波相位，W达到各个并网逆变器脉宽调制波之间能够 满足谐波抵消的相位差，从而抵消各个并网逆变器注入电网的谐波电流。该方法能够有效 降低isum的谐波含量。但该方法的主要缺陷是，当通讯系统出现短时间故障或长时间故障 时，全局同步脉宽调制方法无法正常工作，全局同步脉宽调制系统的可靠性无法得到保障。
[0005] 专利《分布式并网逆变系统全局同步脉宽相位、频率动态调整方法》在上述专利基 础上，公开了一种分布式并网逆变系统全局同步脉宽相位、频率动态调整方法，逆变器正常 运行过程中，在满足并网电流谐波要求的前提下降低每个逆变器开关频率，能够提高整个 系统的运行效率。在某个逆变器退出全局同步脉宽调制或某个逆变器加入全局同步脉宽调 制的过程中动态调整全局同步脉宽的相位，使并网电流谐波降到最低，而且在运一动态调 整过程中并网电流谐波始终满足要求。在通讯设施故障时提高开关频率，避免了全局同步 脉冲宽度调制方法突然失效造成的并网电流谐波增大的问题。在电网故障或逆变器输出功 率突变等暂态过程中提高开关频率，增加动态过程的稳定性。此专利虽然提到了通讯设施 故障下的应对措施，但此时全局同步脉宽调制方法依然无法正常工作，逆变器的开关频率 上升，损耗增大，无法发挥全局同步脉宽调制方法的优势。
【发明内容】
[0006] 本发明为了解决上述问题，提出一种通讯故障状态下的全局同步脉宽调制自同步 方法。能让逆变器在通讯故障的情况下依然保持全局同步运行状态，各逆变器的状态也无 需改变，充分发挥全局同步脉宽调制方法的优势。全局同步单元向逆变器M发送同步信号， 并将同步信号发送频率fsy。发送给逆变器M，逆变器M根据同步信号计算出与逆变器1之间 的晶振误差。逆变器M根据计算结果制定自同步参数。逆变器M根据所收到的fw。预测下 一次同步信号出现的时刻，若同步信号出现，则通信系统工作正常，无需进行自同步，若同 步信号不出现，则通讯系统故障，逆变器M进行自同步。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种通讯故障状态下的全局同步脉宽调制自同步系统，包括：
[0009] 主控单元和位于不同地理位置的若干个并网逆变器，每个所述并网逆变器均与分 布式电源连接，每个并网逆变器均通过公共并网点与电网连接，所述主控单元与所有的并 网逆变器通信，所述主控单元允许为单独的控制器，也允许是某个并网逆变器中的控制器； 主控单元与各并网逆变器的控制器中都加入了自同步算法。
[0010] 一种通讯故障状态下的全局同步脉宽调制自同步方法，包括W下步骤：
[0011] 步骤（1):从并网逆变器中选择任何一个作为并网逆变器1，并网逆变器1中的控 制器作为主控单元，主控单元将计算出的同步信号发送频率fw。发送给各个并网逆变器； 同时主控单元W频率fw。发送同步信号，同步信号为脉冲信号；
[001引步骤似：主控单元将并网逆变器1的开关频率发送给每个并网逆变器，主控 单元将并网逆变器1中两次同步信号时间间隔中的载波Carrier!的数量Wi发送给每个并 网逆变器；Carrierl为主控单元中的载波；
[0013] 步骤（3):并网逆变器M根据收到的同步信号发送频率fw。计算并网逆变器M与 并网逆变器1之间的晶振频率差和自同步的参数；M= 1，…，N，M表示并网逆变器的编号， N表示并网逆变器的总数；
[0014] 步骤（4):并网逆变器M根据自同步参数预测下次出现同步信号的时间范围，若在 此范围内出现同步信号，则无需启用自同步算法，若在此范围内中没有收到同步信号，则启 用自同步算法，参考载波CarrierM'根据自同步参数进行自同步；
[001引步骤（5):并网逆变器M中的载波CarrierM根据参考载波CarrierM'进行相位调 整。
[0016] 所述步骤（l)fw。的计算方法为专利《分布式并网逆变系统全局同步脉宽相位、频 率动态调整方法》的公开内容。所述步骤（l)fw。的计算方法为：
[0017] (1-1)主控单元根据所收到的参数信号，利用傅里叶变换方法，建立输出电流谐波 有效值和餐》之间的函数关系：
[0018]
[0019] (1-2)根据晶振的最大误差范围e"y和并网逆变器的开关频率ftM，计算出1秒内 與《相对妒所能变化的最大范围，计算公式为：
[0020]
[0021] (1-3)根据通讯通道的速率预先设定同步信号发送频率fw。，计算出同步信号发送 频率下仰1相对巧1所偏移的最大范围4卿，计算公式为；
[0022]
[0023] (1-4)利用（1-1)计算出的函数关系/hsum=/恃1……取N),，且令^Mb+邸.《<卿<御)+卸M'利 用粒子群算法，计算Ihsum的最大值，如果此最大值大于电网要求，则增加fsy。，并重复步骤 (1-2)、（1-3)如果此最大值小于电网要求，则fw。为同步信号的发送频率。
[0024] 所述步骤（1-1)的参数信号包括逆变器直流电压、逆变器开关频率、输出滤波器 参数或逆变器输出功率参数。
[002引所述步骤似中获得Wi的方法为：
[0026] 获得Wi的计算公式为：
[002引其中fDSPl为主控单元的晶振频率，主控单元的晶振频率为设定值，Cpegk为S角载波 计数的峰值。
[0029] 所述步骤（3)中计算晶振频率差的方法为：
[0030] 步骤（3-1):并网逆变器M根据收到同步信号，计算出与上一个同步信号的间隔 内，经过的完整=角载波的个数，记为W2,并记录收到同步信号瞬间的=角载波是处于上升 阶段还是下降阶段，用Dir= 1表示上升阶段，用Dir= 0表示下降阶段，并记录收到同步 信号瞬间的S角载波计数器中的值为AC。
[003。步骤（3-2):根据Wz与Wi的关系，化及Dir的值，共分为4种情况计算并网逆变器M中的晶振频率为：
[0032]情况 1:胖2二Wi;Dir=0[003引fDSPM=(2CpeakWM-AC)fsyn [0034]情况 2:胖2二W1-1;Dir=1 [003引 f画二口C PeaA+ A C化押
[0036]情况 3:胖2二W1+1;Dir=0
[0037] f画二口CpeaA-AC]fsyn