一種多逆變器並聯的均流控制方法與流程

2023-11-06 06:49:07

本發明涉及一種電源逆變裝置，尤其涉及以中國多逆變器並聯的均流控制方法。

背景技術：

近年來，隨著電力電子技術的迅速發展，逆變器越來越朝著大容量的方向發展。特別是在新能源應用領域，例如風力發電，光伏發電和蓄能電站等，其中逆變器的容量可以高達數MW。然而受制於功率開關器件通流能力，在大功率應用場合特別是在低壓大電流領域，單逆變器技術方案難以滿足功率輸出的要求，只能採用多個逆變器並聯的技術方案以提高逆變器的輸出功率。

並聯技術的採用使得在大容量應用場合採用低功率等級的開關器件成為可能，降低了生產成本；同時，採用並聯技術便於進行模塊化設計以縮短生產周期，並拓寬了功率模塊的使用範圍。一般採用的單套逆變器系統為三相三線制結構，所以沒有零序環流通道，故不存在環流問題，但在多逆變器並聯的系統中，存在環流通道，如果不加以抑制，就會引起嚴重的環流問題。由於環流只在並聯的逆變器之間流動，並不體現在並聯逆變器的輸出總電流中，因此環流的存在一定程度上降低了系統的有效容量，同時增加了電路的損耗，降低了系統的效率。

直流環流的存在，各模塊的熱應力和電應力仍不均衡，降低了並聯繫統的可靠性。環流還會引起不均流問題，從而使功率開關器件承受的電流應力不均衡，影響其使用壽命，並限制了系統容量的增加。因此，環流抑制和均流控制是多並聯逆變器控制必須要解決的關鍵問題。

技術實現要素：

為了克服環流抑制和均流控制的問題，本發明提出一種多逆變器並聯的均流控制方法。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：

通過分析環流和不均流的形成機理，證明了環流產生的根本原因是由於各並聯逆變器輸出電壓不一致造成的，因此，抑制並聯逆變器環流的最有效辦法就是通過調節各個並聯逆變器的輸出電壓使之基本相等從而抑制環流。

多逆變器並聯的均流控制方法包括：多逆變器並聯電路、延時脈寬補償、SPWM調製和均流控制四個部分。

所述多逆變器並聯電路是由多個三相逆變器並聯組成的，每個逆變器包含六個IGBT開關管組成的橋式電路。

所述延時脈寬補償即採用閉環PI 調節的方法，通過監測不均流度，自動進行脈衝寬度的調整，直到不均流度接近為零。

所述SPWM調製將延時脈寬補償得到的電壓信號作為給定，進行脈寬調製。

所述均流控制將SPWM模塊得到逆變器的佔空比信息，再結合不均流計算模塊輸出的各並聯逆變器的不均流信息，執行均流控制，得到各並聯逆變器的佔空比信息。

本發明的有益效果是：解決了並聯繫統存在的環流問題，並通過脈衝延時補償解決了逆變器輸出電流的不均流問題。此外通過將脈衝調製方式改為SPWM調製方式，從而有效地抑制了並聯繫統中存在的環流問題。

附圖說明

圖1 多逆變器並聯電路圖。

圖2 逆變器的單相輸出電路。

圖3 逆變器並聯繫統控制框圖。

具體實施方案

系統由N 個結構完全相同的三相IGBT全控橋（BH-1,..., BH-N）組成，所有N 個三相全控橋的直流端均連接在一起，三相全控橋的輸出端通過均流電抗器L1,..., LN相連於一起接在異步電機的三相輸入定子端。多逆變器並聯的控制目標是控制逆變器輸出的總電流平衡、抑制各子逆變器之間的環流和抑制各子逆變器輸出電流的不均流現象。

圖2中，為第n 個並聯逆變器的k 相橋臂的輸出等效示意圖，圖中 為上管IGBT 的導通壓降；為下管IGBT 的導通壓降，設置母線電容的虛擬中點作為逆變器輸出電壓的參考零電位。為逆變器直流母線電壓；為第n 個逆變器的k相橋臂的開關函數，當第n 個逆變器的k相橋臂上管導通時，=1；下管導通時，=0。

延時脈寬補償採用閉環補償的方式。即採用閉環PI 調節的方法，通過監測不均流度，自動進行脈衝寬度的調整，直到不均流度接近為零。圖3中，首先進行角頻率採樣後，進行相應的計算，即可得到交軸電流和直軸電流的給定值，再結合採樣得到的直軸電流和交軸電流，分別對直軸電流偏差和交軸電流偏差進行PI控制，得到直軸電壓和交軸電壓的給定量，再經過變換，即可得到經過延時脈寬補償的SPWM調製給定量。

最後將三相開關信號作為均流控制的輸入，進行均流計算，得到並聯的各逆變器SPWM調製信號，控制每個IGBT的通斷。