本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，適合于并網(wǎng)逆變器、PWM整流器并聯(lián)運(yùn)行，更具體地說(shuō)是涉及一種并聯(lián)運(yùn)行下并網(wǎng)變流器的混合調(diào)制方法。

背景技術(shù)：

變流器并聯(lián)運(yùn)行成為擴(kuò)大系統(tǒng)容量的一種重要途徑，但由于共享直流母線和交流母線，變流器并聯(lián)運(yùn)行在提高系統(tǒng)功率等級(jí)的同時(shí)不可避免的引入環(huán)流問題。環(huán)流可以分為零序環(huán)流和非零序環(huán)流，其中低頻零序環(huán)流是環(huán)流的主要成分。低頻零序環(huán)流主要是由于不同調(diào)制方法下多臺(tái)變流器的零序電壓注入不一致引起的，常見的環(huán)流抑制策略有SPWM調(diào)制方法、基于SPWM調(diào)制方法下的零序電壓注入法、基于SVPWM調(diào)制方法下的零矢量調(diào)節(jié)法。

傳統(tǒng)的SPWM調(diào)制方法，由于三相調(diào)制電壓始終無(wú)零序電壓注入，從根源上避免了低頻零序環(huán)流的產(chǎn)生，但同時(shí)會(huì)帶來(lái)直流側(cè)電壓利用率較低的問題，變流器運(yùn)行效率較低。傳統(tǒng)的SVPWM調(diào)制方法，注入零序電壓為SPWM調(diào)制電壓中間項(xiàng)的一半，在一定程度上提高了直流側(cè)電壓利用率。然而，由于電路參數(shù)、并網(wǎng)電流等因素差異，導(dǎo)致每臺(tái)變流器注入的零序電壓不一致，從而形成低頻零序環(huán)流。

基于SPWM調(diào)制方法下的零序電壓注入法和基于SVPWM調(diào)制方法下的零矢量調(diào)節(jié)法均依賴多臺(tái)變流器之間的相互通信，通過復(fù)雜的計(jì)算計(jì)算過程實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變流器注入基本一致的零序電壓，因此會(huì)產(chǎn)生通信故障或通信中斷的情況。此外，隨著變流器數(shù)目的增加，通信負(fù)擔(dān)和計(jì)算的復(fù)雜程度均大幅提高。

因此，需要提供一種不依賴通信、控制方法簡(jiǎn)單的應(yīng)用于并網(wǎng)變流器并聯(lián)運(yùn)行的混合調(diào)制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提出一種并聯(lián)運(yùn)行下并網(wǎng)變流器的混合調(diào)制方法，以期能在多臺(tái)并網(wǎng)變流器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，注入一致的零序電壓，從而在提高直流側(cè)電壓利用率的同時(shí)，有效抑制并網(wǎng)逆變器、PWM整流器等并網(wǎng)變流器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的低頻零序環(huán)流，進(jìn)而降低系統(tǒng)的開關(guān)損耗，延長(zhǎng)功率器件的使用壽命。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種并聯(lián)運(yùn)行下并網(wǎng)變流器的混合調(diào)制方法的特點(diǎn)按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、采集n臺(tái)并網(wǎng)變流器在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的三相電網(wǎng)電壓、三相并網(wǎng)電流，從而獲得每臺(tái)并網(wǎng)變流器的零序環(huán)流；

步驟2、采用閉環(huán)控制方法獨(dú)立控制每臺(tái)并網(wǎng)變流器，獲得如式(1)所示的無(wú)零序電壓注入時(shí)第j臺(tái)并網(wǎng)變流器的三相調(diào)制電壓的表達(dá)式：

式(1)中，e_a,e_b,e_c分別是三相電網(wǎng)電壓，分別是第j臺(tái)并網(wǎng)變流器的三相調(diào)制電壓，分別為第j臺(tái)并網(wǎng)變流器作用在電感上的三相電壓增量；

步驟3、利用式(2)得到每臺(tái)并網(wǎng)變流器的零序電壓

步驟4、第j臺(tái)并網(wǎng)變流器將所述零序電壓注入到相應(yīng)的三相調(diào)制電壓上，從而獲得混合調(diào)制方法下第j臺(tái)并網(wǎng)變流器的三相調(diào)制電壓

步驟5、每臺(tái)并網(wǎng)變流器將各自三相調(diào)制電壓與相應(yīng)的載波進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生開關(guān)序列用于完成對(duì)n臺(tái)并網(wǎng)變流器的控制。

與傳統(tǒng)的變流器并聯(lián)運(yùn)行的環(huán)流抑制方法相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：

1.本發(fā)明采用混合調(diào)制方法，不依賴于變流器之間的相互通信，不增加并聯(lián)系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜程度，即可通過采集公共電網(wǎng)信息計(jì)算相應(yīng)的零序電壓，實(shí)現(xiàn)了多變流器零序電壓注入基本一致，從而在提高了直流側(cè)電壓利用率的同時(shí)，有效抑制了并網(wǎng)變流器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)低頻零序環(huán)流的產(chǎn)生；降低了系統(tǒng)的開關(guān)損耗，延長(zhǎng)了功率器件的使用壽命。適用于任意多臺(tái)變流器并聯(lián)運(yùn)行；

2.本發(fā)明無(wú)需增加任何外設(shè)，系統(tǒng)成本低，控制方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中三臺(tái)共享直流母線和交流母線的并網(wǎng)變流器并聯(lián)系統(tǒng)的主電路圖；

圖2為本發(fā)明所提出的混合調(diào)制方法(HPWM)的原理圖；

圖3a為本發(fā)明變流器工作在逆變狀態(tài)時(shí)，分別采用SPWM、SVPWM、HPWM方式獲得的調(diào)制電壓波形圖；

圖3b為本發(fā)明變流器工作在整流狀態(tài)時(shí)，分別采用SPWM、SVPWM、HPWM方式獲得的調(diào)制電壓波形圖；

圖3c為本發(fā)明變流器工作在超前無(wú)功狀態(tài)時(shí)，分別采用SPWM、SVPWM、HPWM方式獲得的調(diào)制電壓波形圖；

圖3d為本發(fā)明變流器工作在滯后無(wú)功狀態(tài)時(shí)，分別采用SPWM、SVPWM、HPWM方式獲得的調(diào)制電壓波形圖；

圖4a為本發(fā)明1號(hào)變流器采用HPWM方法時(shí)的并聯(lián)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；

圖4b為本發(fā)明2號(hào)變流器采用HPWM方法時(shí)的并聯(lián)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；

圖4c為本發(fā)明3號(hào)變流器采用HPWM方法時(shí)的并聯(lián)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；

圖4d為本發(fā)明1號(hào)變流器采用SVPWM方法時(shí)的并聯(lián)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；

圖4e為本發(fā)明2號(hào)變流器采用SVPWM方法時(shí)的并聯(lián)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；

圖4f為本發(fā)明3號(hào)變流器采用SVPWM方法時(shí)的并聯(lián)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；

圖4g為本發(fā)明1號(hào)變流器采用SPWM方法時(shí)的并聯(lián)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；

圖4h為本發(fā)明2號(hào)變流器采用SPWM方法時(shí)的并聯(lián)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；

圖4i為本發(fā)明3號(hào)變流器采用SPWM方法時(shí)的并聯(lián)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖；

圖5為本發(fā)明三臺(tái)并網(wǎng)變流器并聯(lián)實(shí)驗(yàn)分別采用SPWM、SVPWM、HPWM發(fā)波方式獲得的A相調(diào)制電壓。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例中，一種并聯(lián)運(yùn)行下并網(wǎng)變流器的混合調(diào)制方法按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、采集n臺(tái)并網(wǎng)變流器在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的三相電網(wǎng)電壓、三相并網(wǎng)電流，從而獲得每臺(tái)并網(wǎng)變流器的零序環(huán)流；

步驟2、采用雙閉環(huán)控制方法獨(dú)立控制每臺(tái)并網(wǎng)變流器，獲得如式(1)所示的無(wú)零序電壓注入時(shí)第j臺(tái)并網(wǎng)變流器的三相調(diào)制電壓的表達(dá)式：

式(1)中，e_a,e_b,e_c分別是三相電網(wǎng)電壓的分量，分別是第j臺(tái)并網(wǎng)變流器的三相調(diào)制電壓，分別為第j臺(tái)并網(wǎng)變流器作用在電感上的三相電壓增量；

具體實(shí)施中，多臺(tái)變流器由于電感參數(shù)，并網(wǎng)電流的差異性，作用在電感上的電壓增量往往大小不等，但由于三相加和始終為零，并聯(lián)系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生低頻零序環(huán)流。

步驟3、利用式(2)得到每臺(tái)并網(wǎng)變流器的零序電壓

具體實(shí)施中，每臺(tái)變流器獨(dú)立采樣公共電網(wǎng)信息，進(jìn)而計(jì)算出相應(yīng)的零序電壓；

步驟4、第j臺(tái)并網(wǎng)變流器將所述零序電壓注入到相應(yīng)的三相調(diào)制電壓上，從而獲得混合調(diào)制方法下第j臺(tái)并網(wǎng)變流器的三相調(diào)制電壓

具體實(shí)施過程如圖2所示，由公共電網(wǎng)信息計(jì)算得到的三相零序電壓為一個(gè)三倍電網(wǎng)頻率的三角波，而作用在電感上的三相電壓增量與并網(wǎng)變流器的工作狀態(tài)有關(guān)。以工作在整流模式下為例，三相電壓增量始終滯后于三相電網(wǎng)電壓90°。根據(jù)式(3)，可以獲得變流器工作在整流模式下采用混合調(diào)制方法的調(diào)制電壓波形。該調(diào)制電壓波形表現(xiàn)為一個(gè)不對(duì)稱的馬鞍波，馬鞍波的波峰表現(xiàn)為左低右高的形式；

步驟5、每臺(tái)并網(wǎng)變流器將各自三相調(diào)制電壓與相應(yīng)的載波進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生開關(guān)序列用于完成對(duì)n臺(tái)并網(wǎng)變流器的控制。

在步驟5中，分別采用SPWM、SVPWM、HPWM方法進(jìn)行調(diào)制時(shí)，并網(wǎng)變流器的調(diào)制電壓波形如圖3a-圖3d所示。其中，并網(wǎng)變流器分別工作在逆變、滯后無(wú)功、整流、超前無(wú)功四種狀態(tài)。并網(wǎng)變流器工作超前無(wú)功和滯后無(wú)功兩種狀態(tài)時(shí)，采用HPWM獲得的調(diào)制電壓波形與傳統(tǒng)的SVPWM基本一致，接近于標(biāo)準(zhǔn)對(duì)稱的馬鞍波，而當(dāng)并網(wǎng)變流器工作在逆變和整流兩種狀態(tài)下，調(diào)制電壓均為不對(duì)稱的馬鞍波，兩個(gè)波峰分別表示為左高右低和左低右高的形式。

本實(shí)施例中，以n＝3臺(tái)并網(wǎng)變流器并聯(lián)運(yùn)行為例進(jìn)行說(shuō)明：三臺(tái)并網(wǎng)變流器并聯(lián)運(yùn)行，其中1號(hào)機(jī)的并網(wǎng)電流由5A突變到20A，2號(hào)、3號(hào)機(jī)的并網(wǎng)電流始終為20A。濾波電感參數(shù)為：L₁＝8mH，L₂＝4mH，L₃＝4mH。圖4a-圖4c為采用本發(fā)明所提出的HPWM方法，圖4d-圖4f為采用傳統(tǒng)的SVPWM方法，圖4g-圖4i為采用SPWM方法時(shí)獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。上述三種方法下，三相并網(wǎng)電流正弦度良好，相電流頻譜中僅含有開關(guān)次諧波。然而，對(duì)比每臺(tái)變流器的零序環(huán)流波形以及相應(yīng)的頻譜分析可以看出，采用SVPWM時(shí)，并聯(lián)系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的三倍頻環(huán)流，而采用HPWM時(shí)獲得的環(huán)流抑制效果與采用無(wú)零序電壓注入的SPWM方法基本一致，無(wú)明顯三倍頻零序環(huán)流產(chǎn)生。

圖5為實(shí)施例中三臺(tái)并網(wǎng)變流器均工作在整流狀態(tài)下，分別采用SPWM、SVPWM、HPWM方法獲得的調(diào)制電壓波形，其中SPWM方法下，相調(diào)制電壓波形為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，SVPWM方法下，相調(diào)制電壓波形為標(biāo)準(zhǔn)的馬鞍波，而HPWM方法下，相調(diào)制電壓波形為不規(guī)則的馬鞍波，且兩個(gè)波峰左低右高，與圖3c的分析結(jié)果吻合。