一種采用shepwm的多臺(tái)t型三電平逆變器并聯(lián)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種采用S肥PWM的多臺(tái)T型S電平逆變器并聯(lián)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 伴隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)在內(nèi)的分布式能源大規(guī)模接入低壓配電網(wǎng)，電網(wǎng)對(duì)并網(wǎng)逆變 器輸出電流波形質(zhì)量提出更高的要求，傳統(tǒng)兩電平并網(wǎng)逆變器很難滿足大電網(wǎng)高電能質(zhì)量 要求。T型=電平并網(wǎng)逆變器的出現(xiàn)解決了上述問題，如圖2所示，和傳統(tǒng)兩電平相比，該逆 變器具有諧波小、開關(guān)損耗低、電磁干擾小等優(yōu)點(diǎn)；和傳統(tǒng)二極管錯(cuò)位型=電平逆變器相 比，該逆變器具有開關(guān)數(shù)目少、導(dǎo)通損耗小和功率損耗均勻等優(yōu)點(diǎn)；且T型=電平逆變器開 關(guān)頻率在4曲Z到30曲Z之間效率最高。因此T型S電平逆變器已經(jīng)廣泛應(yīng)用到光伏發(fā)電和微 電網(wǎng)等分布式發(fā)電場(chǎng)合，但是容量一直是制約其快速發(fā)展的瓶頸。
[0003] 多機(jī)T型=電平并網(wǎng)逆變器的并聯(lián)能夠增加系統(tǒng)容量、可靠性和效率，已經(jīng)成為大 功率分布式發(fā)電的重要選擇，但是模塊之間硬件不匹配、死區(qū)時(shí)間W及控制算法執(zhí)行時(shí)間 等差別會(huì)產(chǎn)生環(huán)流。環(huán)流會(huì)增加系統(tǒng)損耗和引起并網(wǎng)電流崎變，嚴(yán)重影響IGBT開關(guān)管的壽 命，因此研究并聯(lián)T型=電平逆變器的環(huán)流抑制意義重大。
[0004] 相比于正弦脈寬調(diào)制（SPWM)和空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM)調(diào)制，特定諧波消除法 (S皿PWM)具有開關(guān)頻率低、開關(guān)損耗小、輸出電壓質(zhì)量好及損耗小等一系列優(yōu)點(diǎn)，適用于大 功率場(chǎng)合，是一種電力電子領(lǐng)域中經(jīng)常用來消除低次諧波的調(diào)制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種采用甜EPWM的多臺(tái)T型S電平逆變器并聯(lián) 控制方法，本發(fā)明對(duì)=電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，針對(duì)逆變器直流側(cè)的 中點(diǎn)電壓平衡問題進(jìn)行詳細(xì)的分析，針對(duì)SHEPWM和T型S電平逆變器并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，提出一種 適用于多臺(tái)T型S電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的新型甜EPWM方法。系統(tǒng)由傳統(tǒng)甜EP麗相關(guān)公式計(jì) 算出開關(guān)角度，然后在傳統(tǒng)S相S皿PWM的調(diào)制后增加了一個(gè)小矢量替換系統(tǒng)。并聯(lián)系統(tǒng)中 逆變器按照設(shè)定好的時(shí)序?qū)χ悬c(diǎn)電壓或零序環(huán)流進(jìn)行控制。由于多臺(tái)逆變器中點(diǎn)相連，所 W某一時(shí)刻只要控制好其中任意一臺(tái)逆變器的中點(diǎn)電壓，系統(tǒng)中點(diǎn)電壓就平衡。此時(shí)其余 逆變器通過測(cè)量輸出電流計(jì)算出零序環(huán)流并加 W控制。所提出的方法不影響逆變器輸出的 線電壓波形，所W具有和傳統(tǒng)甜EPWM相同的消除低次諧波的功能，且可W有效抑制環(huán)流，能 使T型=電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] -種采用甜EPWM的多臺(tái)T型S電平逆變器并聯(lián)控制方法，包括W下步驟：
[000引（1)根據(jù)需要消除的諧波次數(shù)的個(gè)數(shù)確定每個(gè)周期的開關(guān)角個(gè)數(shù)；
[0009] (2)基于多目標(biāo)粒子群優(yōu)化方法求解特定諧波消除脈寬調(diào)制的開關(guān)角度，生成相 應(yīng)的特定諧波消除脈寬調(diào)制信號(hào)；
[0010] (3)采集T型S電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的中點(diǎn)電壓和零序環(huán)流；
[0011] (4)設(shè)定時(shí)序，按照設(shè)定時(shí)序根據(jù)中點(diǎn)電壓或零序環(huán)流對(duì)特定諧波消除脈寬調(diào)制 信號(hào)進(jìn)行小矢量控制，對(duì)特定諧波消除脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行改寫。
[0012] 所述步驟(1)中，每四分之一個(gè)周期中的開關(guān)角個(gè)數(shù)為需要消去的諧波次數(shù)加1。
[0013] 如果要消除N-I個(gè)特定的諧波分量，則要設(shè)置N個(gè)開關(guān)角，就能構(gòu)成N個(gè)獨(dú)立的方 程，從而在選擇基波幅值的同時(shí)，還可W消除N-I個(gè)希望消除的諧波分量。
[0014] 所述步驟(2)中，采用多目標(biāo)粒子群優(yōu)化(MOPSO)算法求解S電平特定諧波消除脈 寬調(diào)制開關(guān)角。
[0015] 所述步驟(4)中，設(shè)定并聯(lián)系統(tǒng)周期為T，當(dāng)n臺(tái)逆變器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，并聯(lián)系統(tǒng)每個(gè) 周期T內(nèi)：第i臺(tái)逆變器在（i-l)T/n~iT/n時(shí)間段內(nèi)負(fù)責(zé)控制中點(diǎn)電壓，在其他時(shí)段負(fù)責(zé)控 制零序環(huán)流。
[0016] 所述步驟(4)中，控制中點(diǎn)電壓時(shí)，若T型S電平逆變器的中點(diǎn)電壓在闊值范圍內(nèi)， 則不改變T型=電平逆變器，使其直接進(jìn)入=電平逆變器，否則將開關(guān)狀態(tài)修改為小矢量信 號(hào)，對(duì)特定諧波消除脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行改寫。
[0017] 進(jìn)一步的，所述步驟(4)中，中點(diǎn)電壓的絕對(duì)值大于中點(diǎn)電壓闊值時(shí)，若中點(diǎn)電壓 大于零，開關(guān)狀態(tài)被改變?yōu)镹型小矢量;若中點(diǎn)電壓小于零，開關(guān)狀態(tài)被改變?yōu)镻型小矢量， 當(dāng)中點(diǎn)電壓的絕對(duì)值小于中點(diǎn)電壓闊值時(shí)，開關(guān)狀態(tài)不改變。
[0018] 所述步驟(4)中，控制零序環(huán)流時(shí)，若零序環(huán)流超過闊值范圍，若零序環(huán)流大于零， 開關(guān)狀態(tài)被改變?yōu)镹型小矢量，若零序環(huán)流小于零，開關(guān)狀態(tài)被改變?yōu)镻型小矢量，若零序環(huán) 流在闊值范圍內(nèi)，開關(guān)狀態(tài)不改變。
[0019] -種采用S皿PWM的多臺(tái)T型S電平逆變器并聯(lián)控制方法，包括特定諧波消除脈寬 調(diào)制信號(hào)發(fā)生器、小矢量控制器、開關(guān)組、PWM信號(hào)發(fā)生器和T型S電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，其 中，T型=電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，包括多個(gè)T型=電平逆變器，所有T型=電平逆變器共用交 直流母線，彼此并聯(lián)；
[0020] 所述特定諧波消除脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生器輸出特定諧波消除脈寬調(diào)制信號(hào)給開關(guān) 組，所述小矢量控制器采集T型=電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的中點(diǎn)電壓和零序環(huán)流，根據(jù)設(shè)定的 時(shí)序，分別對(duì)中點(diǎn)電壓和零序環(huán)流進(jìn)行控制，判斷其是否在各自的設(shè)定闊值內(nèi)；根據(jù)中點(diǎn)電 壓和零序環(huán)流的大小，確認(rèn)是否對(duì)特定諧波消除脈寬調(diào)制信號(hào)進(jìn)行改寫，通過PWM信號(hào)發(fā)生 器生成控制信號(hào)，控制T型=電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的開關(guān)器件。
[0021] 進(jìn)一步的，所述小矢量控制器根據(jù)中點(diǎn)電壓進(jìn)行判斷，若中點(diǎn)電壓在設(shè)定闊值范 圍內(nèi)，則不改變開關(guān)組的狀態(tài)，使特定諧波消除脈寬調(diào)制信號(hào)通過PWM信號(hào)發(fā)生器生成控制 信號(hào)，控制T型=電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的開關(guān)器件；
[0022] 若中點(diǎn)電壓不在設(shè)定闊值范圍內(nèi)，小矢量控制器改變開關(guān)組狀態(tài)，使特定諧波消 除脈寬調(diào)制信號(hào)改變成為小電壓矢量，通過PWM信號(hào)發(fā)生器生成控制信號(hào)，控制T型=電平 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的開關(guān)器件。
[0023] 所述中點(diǎn)電壓為T型=電平逆變器的直流側(cè)兩個(gè)并聯(lián)電容之間的電壓差值的一 半。
[0024] 所述中點(diǎn)電壓的絕對(duì)值大于中點(diǎn)電壓闊值時(shí)，若中點(diǎn)電壓大于零，開關(guān)狀態(tài)被改 變?yōu)镹型小矢量;若中點(diǎn)電壓小于零，開關(guān)狀態(tài)被改變?yōu)镻型小矢量。
[0025] 所述小矢量控制器根據(jù)零序環(huán)流控制時(shí)，若零序環(huán)流超過闊值范圍，若零序環(huán)流 大于零，開關(guān)狀態(tài)被改變?yōu)镹型小矢量，若零序環(huán)流小于零，開關(guān)狀態(tài)被改變?yōu)镻型小矢量， 若零序環(huán)流在闊值范圍內(nèi)，開關(guān)狀態(tài)不改變。
[0026] 本發(fā)明的有益效果為：
[0027] (1)本發(fā)明中S皿PWM控制方式可W將中點(diǎn)電壓限定在一個(gè)更小的波動(dòng)區(qū)域，中點(diǎn) 電壓偏離平衡點(diǎn)時(shí)迅速使其恢復(fù)平衡，和傳統(tǒng)S肥PWM對(duì)特定諧波消除的能力基本相同。
[0028] (2)本發(fā)明中采用S皿PWM的T型S電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)具備S電平拓?fù)渲C波含量 小、系統(tǒng)效率高的優(yōu)點(diǎn)，還兼具了并聯(lián)系統(tǒng)可維護(hù)性好、冗余性高、便于擴(kuò)容的優(yōu)勢(shì)。
[0029] (3)本發(fā)明中采用S皿PWM的T型S電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)很好的解決了環(huán)流抑制問 題和中點(diǎn)電壓平衡問題。
【附圖說明】
[0030] 圖1為多臺(tái)S電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)拓?fù)鋱D；
[0031 ]圖2為S電平逆變器拓?fù)鋱D；
[0032] 圖3為S電平逆變器甜EPWM的典型波形；
[0033] 圖4為小矢量對(duì)中點(diǎn)電壓的影響示意圖；
[0034] 圖5(a)為大電壓矢量[PPN]對(duì)S電平逆變器中點(diǎn)電壓影響示意圖，
[0035] 圖5(b)為中電壓矢量[P0N]對(duì)S電平逆變器中點(diǎn)電壓影響示意圖；
[0036] 圖5(c)為零電壓矢量[PP門對(duì)S電平逆變器中點(diǎn)電壓影響示意圖；