分布式并網逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分布式并網逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調制系統(tǒng)及方法，包括主控單元和位于不同地理位置的若干個并網逆變器，每個并網逆變器均與分布式電源連接，每個并網逆變器均通過公共并網點與電網連接，所述主控單元通過通訊通道與所有的并網逆變器通信，所述主控單元接收各個并網逆變器的信息，確定全局同步策略后，將全局同步策略的全局同步信號分別發(fā)送給各個并網逆變器，各個并網逆變器利用全局同步信號調整自己的脈寬調制波相位，以達到各個并網逆變器脈寬調制波之間能夠滿足諧波抵消的相位差，從而抵消各個并網逆變器注入電網的諧波電流。它具有能夠消除逆變器諧波電流無序疊加的問題，并能使諧波電流在各個分布式逆變器之間相互抵消的優(yōu)點。
【專利說明】分布式并網逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調制系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及分布式并網逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調制系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]分布式并網逆變系統(tǒng)的作用是通過并網逆變器將分布式電源接入電網。為減少并網逆變器輸出諧波對電網的影響，現(xiàn)有專利提出了很多方法，但這些方法的研究對象都是單個逆變器，僅僅能夠減少一個逆變器的諧波。
[0003]通常情況下，各并網逆變器分布在不同的位置，如圖1所示，每個并網逆變器都由自己的控制器獨立控制，向電網發(fā)送或吸收功率。通過脈寬調制方法可以控制逆變器的輸出波形質量。雖然每個逆變器都將自己輸出電流的諧波總畸變率控制在允許的范圍以內以滿足國標要求，但當很多逆變器連接到公共并網點或局域電網時，由于各個逆變器脈寬調制波間不滿足能夠使諧波電流在逆變器之間相互抵消的相位關系，電網總的電流諧波處于無序疊加狀態(tài)，電網諧波疊加的結果不得而知，可能會更加嚴重，也可能會相互抵消一部分。
[0004]如圖2所示，為表示方便，圖2中將逆變器拆分成控制器與功率電路兩部分，并省略分布式電源。每個逆變器輸出電流的總諧波畸變小于某個確定的值，即THDffl<Xffl%(m=l, 2……N)，各個逆變器由控制器獨立控制，各個逆變器脈寬調制波間不滿足能夠使諧波電流在逆變器之間相互抵消的相位關系，即圖2中t(m)-t(l)=?為不確定的值，無序疊加的電流諧波可以使電網電流的總諧波畸變率超出電網要求，即圖2中THD〈？表示總諧波畸變不確定，或者當線路阻抗較大時，可以引起公共并網點電壓畸變，帶來嚴重的電能質量問題?，F(xiàn)有專利僅能減少一個逆變器輸出電流諧波而不能控制公共并網點注入電網電流諧波的問題，有文章提到了不同逆變器的同步，但都是針對同一地點并聯(lián)運行逆變器間在工頻量上的同步，沒有提到諧波消除的問題，本專利提出一種全局同步脈寬調制方法，通過對分布在不同地點的逆變器進行全局脈寬`調制，能夠有效減少公共并網點注入電網的電流諧波。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種分布式并網逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調制系統(tǒng)及方法，它具有能夠消除逆變器諧波電流無序疊加的問題，并能使諧波電流在各個分布式逆變器之間相互抵消的優(yōu)點。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0007]一種分布式并網逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調制系統(tǒng)，包括主控單元和位于不同地理位置的若干個并網逆變器，每個所述并網逆變器均與分布式電源連接，每個并網逆變器均通過公共并網點與電網連接，所述主控單元與所有的并網逆變器通信，所述主控單元接收各個并網逆變器的信息，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)送給各個并網逆變器，各個并網逆變器利用全局同步信號調整自己的脈寬調制波相位，以達到各個并網逆變器脈寬調制波之間能夠滿足諧波抵消的相位差，從而抵消各個并網逆變器注入電網的諧波電流。
[0008]一種分布式并網逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調制系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0009]步驟(la):主控單元接收各個并網逆變器的信息，確定各個分布式并網逆變系統(tǒng)的全局同步策略；即確定在所有參與全局脈寬調制的N個逆變器中各逆變器Hla的脈寬調制波時刻t (ma) ’與任意指定的參考逆變器I脈寬調制波時刻t (I)’的時間差At (ma)，m的取值范圍是2至N，a表示逆變器不分組；At(ma) =t(ma)’_t(l)’ ；由于脈寬調制波的脈沖有一定寬度，統(tǒng)一取脈沖中點的時刻為脈寬調制波時刻；所述逆變器I任意指定，逆變器脈寬調制波是不斷重復的，要指定一個逆變器的脈寬調制波作為參考；
[0010]步驟(2a):主控單元根據步驟(Ia)的全局同步策略和各并網逆變器的時鐘精確程度，確定每次同步的時間間隔，判斷是否到達發(fā)送時間，如果到達發(fā)送時間，主控單元就向并網逆變器發(fā)送相應的全局同步信號進入步驟(3a);如果未到達發(fā)送時間，就返回步驟(Ia)；
[0011]步驟(3a):
[0012]各個并網逆變器在接收到主控單元的全局同步信號后，僅僅改變并網逆變器自己的脈寬調制波的輸出時刻，脈寬調制波中的脈沖寬度不變，使得各個逆變器的脈寬調制波與逆變器I的脈寬調制波之間滿足At(Hia)的時間差；最終各個逆變器的脈寬調制波之間的相位差滿足同步單元所要求的能夠讓逆變器的諧波電流在逆變器之間相互抵消的相位差，從而抵消各個并網逆變器注入電網的諧波電流。
[0013]一種分布式并網逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調制系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟:
[0014]步驟(Ib):主控單元接收各個并網逆變器的信息，確定各個分布式并網逆變系統(tǒng)的全局同步策略；將所有參與全局脈寬調制的逆變器以能讓各個逆變器輸出諧波電流在逆變器之間最大程度相互抵消的原則分成N組，確定各逆變器組Hlb中的所有逆變器的脈寬調制波時刻t(mb)’與任意指定的參考逆變器I脈寬調制波時刻t (I)’的時間差At(mb)，b表示逆變器分組；At(mb) =t(mb)’-t(l)’ ；由于脈寬調制波的脈沖有一定寬度，統(tǒng)一取脈沖中點的時刻為脈寬調制波時刻；所述逆變器I任意指定一個，逆變器脈寬調制波是不斷重復的，要指定一個逆變器的脈寬調制波作為參考。
[0015]步驟(2b):主控單元根據步驟(Ib)的全局同步策略和各并網逆變器的時鐘精確程度，確定每次同步的時間間隔，判斷是否到達發(fā)送時間，如果到達發(fā)送時間，主控單元就向并網逆變器發(fā)送相應的全局同步信號進入步驟(3b);如果未到達發(fā)送時間，就返回步驟(Ib)；
[0016]步驟(3b):
[0017]各個并網逆變器在接收到主控單元的全局同步信號后，僅僅改變并網逆變器自己的脈寬調制波的輸出時刻，脈寬調制波中的脈沖寬度不變，使得各個逆變器的脈寬調制波與逆變器I的脈寬調制波之間滿足At(HIb)的時間差；最終各個逆變器的脈寬調制波之間的相位差滿足同步單元所要求的能夠讓逆變器的諧波電流在逆變器之間相互抵消的相位差，從而抵消各個并網逆變器注入電網的諧波電流。
[0018]所述步驟(Ia)和步驟(Ib)的并網逆變器的信息包括分布式并網逆變器系統(tǒng)參數、電網參數、對公共并網點注入電網的電流質量要求。[0019]所述步驟(Ia)的全局同步控制策略為:所有參與全局脈寬調制的逆變器個數為N,以一個逆變器脈寬調制波為基準，其他逆變器脈寬調制波依次滯后:
[0020]Δ t (ma) = (ma_l) Tc/N ;m = 2，3…N ;
[0021]Δ t (ma)為逆變器ma的脈寬調制波時刻t (ma) ’與逆變器I脈寬調制波時刻t⑴’的時間差；
[0022]Tc為開關頻率；N為參與全局同步脈寬調制的逆變器個數^Iia為第ma個逆變器，a表示逆變器不分組。
[0023]用角度表示為:
【權利要求】
1.一種分布式并網逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調制系統(tǒng)，其特征是，包括主控單元和位于不同地理位置的若干個并網逆變器，每個所述并網逆變器均與分布式電源連接，每個并網逆變器均通過公共并網點與電網連接，所述主控單元與所有的并網逆變器通信，所述主控單元接收各個并網逆變器的信息，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)送給各個并網逆變器，各個并網逆變器利用全局同步信號調整自己的脈寬調制波相位，以達到各個并網逆變器脈寬調制波之間能夠滿足諧波抵消的相位差，從而抵消各個并網逆變器注入電網的諧波電流。
2.如權利要求1所述的一種分布式并網逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調制系統(tǒng)的工作方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟(Ia):主控單元接收各個并網逆變器的信息，確定各個分布式并網逆變系統(tǒng)的全局同步策略；即確定在所有參與全局脈寬調制的N個逆變器中各逆變器ma的脈寬調制波時亥IJt (ma) ’與任意指定的參考逆變器I脈寬調制波時刻t (I)’的時間差At (ma)，m的取值范圍是2至N，a表示逆變器不分組；Δ t (ma) = t (ma) ’ _t (I) ’ ；所述逆變器I任意指定，逆變器脈寬調制波是不斷重復的，要指定一個逆變器的脈寬調制波作為參考； 步驟(2a):主控單元根據步驟(Ia)的全局同步策略和各并網逆變器的時鐘精確程度，確定每次同步的時間間隔，判斷是否到達發(fā)送時間，如果到達發(fā)送時間，主控單元就向并網逆變器發(fā)送相應的全局同步信號進入步驟(3a);如果未到達發(fā)送時間，就返回步驟(Ia)； 步驟(3a): 各個并網逆變器在接收到主控單元的全局同步信號后，僅僅改變并網逆變器自己的脈寬調制波的輸出時刻，脈寬調制波中的脈沖寬度不變，使得各個逆變器的脈寬調制波與逆變器I的脈寬調制波之間滿足At(Hia)的時間差；最終各個逆變器的脈寬調制波之間的相位差滿足同步單元所要求的能夠讓逆變器的諧波電流在逆變器之間相互抵消的相位差，從而抵消各個并網逆變器注入電網的諧波電流。
3.如權利要求1所述的一種分布式并網逆變系統(tǒng)全局同步脈寬調制系統(tǒng)的工作方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟(Ib):主控單元接收各個并網逆變器的信息，確定各個分布式并網逆變系統(tǒng)的全局同步策略；將所有參與全局脈寬調制的逆變器以能讓各個逆變器輸出諧波電流在逆變器之間最大程度相互抵消的原則分成N組，確定各逆變器組mb中的所有逆變器的脈寬調制波時刻t(mb)’與任意指定的參考逆變器I脈寬調制波時刻t (I)’的時間差At(mb)，b表示逆變器分組；At(mb) =t(mb)’-t(l)’ ；統(tǒng)一取脈沖中點的時刻為脈寬調制波時刻；所述逆變器I任意指定一個，逆變器脈寬調制波是不斷重復的，要指定一個逆變器的脈寬調制波作為參考；由于脈寬調制波的脈沖有一定寬度，統(tǒng)一取脈沖中點的時刻為脈寬調制波時刻； 步驟(2b):主控單元根據步驟(Ib)的全局同步策略和各并網逆變器的時鐘精確程度，確定每次同步的時間間隔，判斷是否到達發(fā)送時間，如果到達發(fā)送時間，主控單元就向并網逆變器發(fā)送相應的全局同步信號進入步驟(3b);如果未到達發(fā)送時間，就返回步驟(Ib)； 步驟(3b): 各個并網逆變器在接收到主控單元的全局同步信號后，僅僅改變并網逆變器自己的脈寬調制波的輸出時刻，脈寬調制波中的脈沖寬度不變，使得各個逆變器的脈寬調制波與逆變器I的脈寬調制波之間滿足At(Hib)的時間差；最終各個逆變器的脈寬調制波之間的相位差滿足同步單元所要求的能夠讓逆變器的諧波電流在逆變器之間相互抵消的相位差，從而抵消各個并網逆變器注入電網的諧波電流。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特征是， 所述步驟(Ia)和步驟(Ib)的并網逆變器的信息包括分布式并網逆變器系統(tǒng)參數、電網參數、對公共并網點注入電網的電流質量要求。
5.如權利要求2所述的方法，其特征是， 所述步驟(Ia)的全局同步控制策略為:所有參與全局脈寬調制的逆變器個數為N，以一個逆變器脈寬調制波為基準，其他逆變器脈寬調制波依次滯后:
Δ t (ma) = (ma-l) Tc/N ；m = 2，3...N ； At(Hia)為逆變器&的脈寬調制波時刻t(ma)’與逆變器I脈寬調制波時刻t (I)’的時間差; Tc為開關頻率；N為參與全局同步脈寬調制的逆變器個數；ma為第ma個逆變器，a表示逆變器不分組； 用角度表不為: a表示逆變器不分組；
為把一個開關周期看成360度，At(ma)所對應的角度數； N為參與全局同步脈寬調制的逆變器個數。
6.如權利要求3所述的方法，其特征是， 所述步驟(Ib)的全局同步控制策略為:將所有參數全局脈寬調制的逆變器以能讓各個逆變器輸出諧波電流在逆變器之間最大程度相互抵消的原則分成N組，以一個逆變器脈寬調制波為基準，其他各組逆變器脈寬調制波依次滯后:
7.如權利要求2或3所述的方法，其特征是， 所述步驟(3a)和步驟(3b)的逆變器在接收到全局同步信號后，如果全局同步信號的發(fā)送通道是快速通信通道，其信號傳遞時間遠小于逆變器中開關器件的開關周期，理論分析時認為通信沒有延時，同步單元確定各逆變器脈沖寬度調制波之間的時間間隔，當分別到達步驟(2a)和步驟(2b)確定的發(fā)送時間后，用N個端口通過N條快速通信通道向N個逆變器發(fā)送脈沖信號，這N個脈沖信號之間的時間間隔就代表了各逆變器脈寬調制波之間的時間間隔，逆變器在接收到脈沖信號后，改變并網逆變器自己的脈寬調制波的輸出時刻，脈寬調制波中的脈沖寬度不變，使得各個逆變器的脈寬調制波與逆變器I的脈寬調制波之間滿足δ t (HIi)的時間差，i = a或b, a表示逆變器不分組；b表示逆變器分組。
8.如權利要求2或3所述的方法，其特征是， 所述步驟(3a)和步驟(3b)的逆變器在接收到全局同步信號后，如果全局同步信號的發(fā)送通道不是快速通信通道，其信號傳遞時間不滿足遠小于逆變器中開關器件的開關周期，信號傳遞時間不能忽略，利用GPS的`精確時鐘來實現(xiàn)同步信號的相位的調整。
【文檔編號】H02J3/38GK103840485SQ201410073512
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年2月28日 優(yōu)先權日:2014年2月28日
【發(fā)明者】高峰, 許濤 申請人:山東大學