CN111969875A - 一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法 - Google Patents

一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111969875A
CN111969875A CN202010824040.3A CN202010824040A CN111969875A CN 111969875 A CN111969875 A CN 111969875A CN 202010824040 A CN202010824040 A CN 202010824040A CN 111969875 A CN111969875 A CN 111969875A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
phase
inverter
zero
sequence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010824040.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111969875B (zh
Inventor
卢旭
殷阿明
董福仁
董德余
蒋保林
王正东
陶学银
李学俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Zhongneng Electric Co ltd
Original Assignee
Anhui Zhongneng Electric Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Zhongneng Electric Co ltd filed Critical Anhui Zhongneng Electric Co ltd
Priority to CN202010824040.3A priority Critical patent/CN111969875B/zh
Publication of CN111969875A publication Critical patent/CN111969875A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111969875B publication Critical patent/CN111969875B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法，该方法通过将重复控制器应用于零序电流控制环，各逆变器间无需共享数据；本发明通过实时检测直流侧公共电压、各逆变器电网侧三相电流，在进行两相旋转变换后，对非零序环流、非零序电流分别采用PI调节、重复控制，最后输出调制电压，获得逆变器对应的PWM开关序列。

Description

一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法
技术领域
本发明属于逆变器领域，尤其是减小并联电压源型逆变器环流领域。
背景技术
随着光伏发电的不断的快速发展，对逆变器输出功率的要求也越来越高，单台逆变器已经不能满足对系统输出功率的要求，逆变器的并联运行成为发展的必然趋势。并联逆变器的设计与生产成本低，且逆变器的并联运行可以很大程度上提高光伏发电系统的输出功率，此外还可以通过增减并联逆变器的方式进而灵活的调整发电系统的输出功率，进行功率分配。尽管并联逆变器具有以上优点，其在运行过程中由于不能保证各逆变器的输出电压及线路阻抗完全一致，因此会在逆变器间产生环流。为了保证电能质量及系统的安全可靠运行，要尽可能减小逆变器的零序环流；在直接并联的三相电压源型逆变器中，零序环流流经公共直流侧连接处及交流电网连接处，因此可以采用独立的直流侧或在交流电网侧增加独立隔离变压器对环流进行阻断，虽然采用这种硬件阻断方法可以有效消除环流，但是该系统体积会变大，且成本会上升；此外，还有比例积分控制器、无差拍控制器、非线性控制器等用于零序电流反馈控制，但需要各逆变器间共享数据。
发明内容
为了解决上述问题，本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法，包括以下步骤：
步骤一、实时监测公共直流侧电压Vdc、各逆变器电网侧三相电流im,n(m＝1,2；n＝a,b,c)，通过锁相环得到网侧电压相位θ，其中m为逆变器数量，n为相数；
步骤二、将逆变器电网侧三相电流im,n(m＝1,2；n＝a,b,c)及给定电流
Figure BDA0002635504130000021
作为电流环外环输入，并将三相电流im,n(m＝1,2；n＝a,b,c)结合电压相位θ经计算、PARK变换得到零序电流分量、及两相旋转坐标系电流im,dq；
步骤三、将零序电流分量与给定零序电流进行比较，输入到PI控制器及RC控制器，输出零序参考电压分量；
步骤四、将两相旋转坐标系电流im,dq，两相旋转坐标系给定电流
Figure BDA0002635504130000022
进行比较，输入到PI控制器，再经过反PARK变换输出非零序参考电压分量；
步骤五、将上述步骤三得出的零序参考电压分量与步骤四得出的非零序参考电压分量合并得到调制电压，输入到PWM环节，最后输出逆变器单元开关序列。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤三和步骤四中PI控制器的传递函数可以表示为：
Figure BDA0002635504130000023
其中为Kp比例系数，Ki为积分系数，Ts为采样周期。
作为本发明的进一步优化方案，所述所述Kp满足关系为
Figure BDA0002635504130000031
其中，Ls为逆变器交流侧与电网之间的单相电感，ωc为交叉频率。
作为本发明的进一步优化方案，所述交叉频率与ωc积分系数Ki之间需要满足的关系为：
Figure BDA0002635504130000032
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤三中的RC控制器中包括低通滤波器单元Qlp(z)，且Qlp(z)需要满足的关系为Qlp(z)＝a1z+a0+a1z-1，其中a0、a1满足a0+2a1＝1且a0,a1＞0，zd是相位补偿环节，相位补偿近似为三个采样周期，d小于N。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤三中零序参考电压与零序电流之间满足函数关系为：
Figure BDA0002635504130000033
其中，Ls1与Ls2分别为逆变器1与逆变器2交流侧与电网之间的单相电感数值大小。
作为本发明的进一步优化方案，所述步骤四中非零序参考电压与非零序电流之间满足函数关系为：
Figure BDA0002635504130000034
其中，Ls为逆变器交流侧与电网之间的单相电感。
本发明的有益效果在于：
1)本发明通过实时检测直流侧公共电压、各逆变器电网侧三相电流，在进行两相旋转变换后，对非零序环流、非零序电流分别采用PI调节、重复控制，最后输出调制电压，获得逆变器对应的PWM开关序列；
2)该方法无需逆变器之间共享数据，相对于传统闭环电流控制，可以有效降低并联逆变器之间的环流；
3)此外，本发明将重复控制器应用于零序电流控制环，有效减小了并联逆变器间存在的环流。
附图说明
图1是本发明的零序电流控制器原理图；
图2是本发明的传统的闭环电流控制简化框图；
图3是本发明的闭环零序电流控制框图；
图4是本发明中传统零序电流环控制下的逆变器1三相电流波形；
图5是本发明中逆变器2三相电流波形；
图6是本发明中逆变器1及逆变器2单相电流波形；
图7是本发明中逆变器1及逆变器2零序环流波形；
图8是本发明中带重复控制器的零序电流环控制下的逆变器1三相电流波形；
图9是本发明中重复控制器控制下的逆变器2三相电流波形；
图10是本发明中重复控制器控制下的逆变器1及逆变器2单相电流波形；
图11是本发明中重复控制器控制下的零序环流波形；
图12是本发明方法流程图；
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法，
图2为传统的闭环电流控制简化框图，其中im,d为d轴电流分量，
Figure BDA0002635504130000051
为给定d轴电流分量，
im,q为q轴电流分量，
Figure BDA0002635504130000052
为给定q轴电流分量，
im,z为零序电流分量，
Figure BDA0002635504130000053
为给定零序电流分量，
Z-1为延迟环节，GPI(z)为离散域的PI控制器，GVI(z)为将非零序电压转化为电流的中间环节，GVI,Z(z)为将零序电压转化为电流的中间环节。
PI控制器的传递函数可以表示为：
Figure BDA0002635504130000054
其中Kp为比例系数，Ki为积分系数，Ts为采样周期。
开环增益的幅值Kp在交叉频率位置为1，所以有：
Figure BDA0002635504130000055
其中Ls为逆变器交流侧与电网之间的单相电感，
这里假设逆变器1与逆变器2的单相电感相同；ωc为交叉频率，可以由设计想要的相角裕度PM决定，即：
Figure BDA0002635504130000056
此外因为积分系数Ki对相角裕度有影响，因此约束时间积分常数Ti＝Kp/Ki与交叉频率ωc需满足如下关系式：
Figure BDA0002635504130000061
将非零序电压及零序电压转换为电流的传递函数分别为：
Figure BDA0002635504130000062
Figure BDA0002635504130000063
其中Ls1与Ls2分别为逆变器1与逆变器2交流侧与电网之间的单相电感数值大小，在这里假设两者相等；
图3为本发明提出的应用重复控制器的闭环零序电流控制框图。其中im,z为零序电流分量，m为逆变器序号。
Figure BDA0002635504130000064
为给定零序电流分量，Z-1为延迟环节，GPI(z)为离散域的PI控制器，GRC(z)为重复控制器，Qlp(z)为重复控制器内部低通滤波器单元，KRC为重复控制增益，N是采样频率fs与z轴fz的交变分量之比，d是延迟补偿因子。
Qlp(z)用于提升重复控制器的稳定性，因为在单位圆上有一个极点，因此单纯的重复控制器十分稳定，所以Qlp(z)的模值需小于1。
这里Qlp(z)选用一阶滤波器即可达成滤波要求。即：
Qlp(z)＝a1z+a0+a1z-1 (7)
其中a0、a1满足a0+2a1＝1且a0,a1＞0。
zd是相位补偿环节，该环节基于延迟采样进行设计，相位补偿近似为三个采样周期，d小于N。
重复控制器旨在补偿稳态误差，与PI控制器相比，其增益应保持较小，以便重复控制器的缓慢动态不会影响瞬态响应。
PI控制器的增益与PI带宽的极限频率之内和之外的增益一致。因此，在Kp/5-Kp/20的范围内选择KRC。
为验证本发明抑制零序环流的的有效性，将其与传统控制方法下的并联逆变器进行实验对比，得到结果如下：
(1)观察对比图4～图5与图8～图9可知：
不加零序电流控制环的逆变器2的谐波分量明显大于加入零序电流控制环的逆变器1；
采用重复控制的并联逆变器波形明显优于采用传统控制方法的逆变器电流波形；
(2)观察对比图6～图7与图10～图11可知：
零序电流控制环采用重复控制器的电网侧电流波形明显要好于传统控制的逆变器波形；
采用重复控制的并联逆变器的零序环流要远远小于传统控制方法逆变器间的零序环流。
综上所述，显然在零序电流环的基础上采用重复控制器的控制方法远优于传统的简单PI控制策略，可以极大程度上减小零序环流，改善逆变器的电流波形，使网侧电流波形更为平滑。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法,其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、实时监测公共直流侧电压Vdc、各逆变器电网侧三相电流im,n(m＝1,2；n＝a,b,c)，通过锁相环得到网侧电压相位θ，其中m为逆变器数量，n为相数；
步骤二、将逆变器电网侧三相电流im,n(m＝1,2；n＝a,b,c)及给定电流
Figure FDA0002635504120000011
作为电流环外环输入，并将三相电流im,n(m＝1,2；n＝a,b,c)结合电压相位θ经计算、PARK变换得到零序电流分量及两相旋转坐标系电流im,dq；
步骤三、将零序电流分量与给定零序电流进行比较，输入到PI控制器及RC控制器，输出零序参考电压分量；
步骤四、将两相旋转坐标系电流im,dq，两相旋转坐标系给定电流
Figure FDA0002635504120000012
进行比较，输入到PI控制器，再经过反PARK变换输出非零序参考电压分量；
步骤五、将所述零序参考电压分量与所述非零序参考电压分量合并得到调制电压，输入到PWM环节，最后输出逆变器单元开关序列。
2.根据权利要求1所述的一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法,其特征在于：所述步骤三和步骤四中PI控制器的传递函数可以表示为：
Figure FDA0002635504120000013
其中为Kp比例系数，Ki为积分系数，Ts为采样周期。
3.根据权利要求2所述的一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法，其特征在于：所述Kp满足关系为
Figure FDA0002635504120000021
其中，Ls为逆变器交流侧与电网之间的单相电感，ωc为交叉频率。
4.根据权利要求3所述的一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法，其特征在于：所述交叉频率与ωc积分系数Ki之间需要满足的关系为：
Figure FDA0002635504120000022
5.根据权利要求1所述的一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法，其特征在于：所述步骤三中的RC控制器中包括低通滤波器单元Qlp(z)，且Qlp(z)需要满足的关系为Qlp(z)＝a1z+a0+a1z-1，其中a0、a1满足a0+2a1＝1且a0,a1＞0，zd是相位补偿环节，相位补偿近似为三个采样周期，d小于N。
6.根据权利要求1所述的一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法，其特征在于：所述步骤三中零序参考电压与零序电流之间满足函数关系为：
Figure FDA0002635504120000023
其中，Ls1与Ls2分别为逆变器1与逆变器2交流侧与电网之间的单相电感数值大小。
7.根据权利要求6所述的一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法，其特征在于：所述步骤四中非零序参考电压与非零序电流之间满足函数关系为：
Figure FDA0002635504120000031
其中，Ls为逆变器交流侧与电网之间的单相电感。
CN202010824040.3A 2020-08-17 2020-08-17 一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法 Active CN111969875B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010824040.3A CN111969875B (zh) 2020-08-17 2020-08-17 一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010824040.3A CN111969875B (zh) 2020-08-17 2020-08-17 一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111969875A true CN111969875A (zh) 2020-11-20
CN111969875B CN111969875B (zh) 2024-03-19

Family

ID=73388829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010824040.3A Active CN111969875B (zh) 2020-08-17 2020-08-17 一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111969875B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112928777A (zh) * 2021-03-22 2021-06-08 阳光电源股份有限公司 一种级联式并网逆变器控制方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201312926A (zh) * 2011-09-08 2013-03-16 Delta Electronics Inc 並聯式逆變驅動系統及其環流抑制裝置與方法
CN103219906A (zh) * 2013-04-10 2013-07-24 哈尔滨工程大学 一种三相逆变器并联的有源环流抑制方法
KR20180026922A (ko) * 2016-09-05 2018-03-14 한국전기연구원 결합된 인덕터들을 포함하는 인터리빙된 전압원 인버터의 전류 제어 시스템, 방법 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체
CN109378862A (zh) * 2018-12-28 2019-02-22 东北大学 一种基于改进重复控制器的并网逆变器电流控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201312926A (zh) * 2011-09-08 2013-03-16 Delta Electronics Inc 並聯式逆變驅動系統及其環流抑制裝置與方法
CN103219906A (zh) * 2013-04-10 2013-07-24 哈尔滨工程大学 一种三相逆变器并联的有源环流抑制方法
KR20180026922A (ko) * 2016-09-05 2018-03-14 한국전기연구원 결합된 인덕터들을 포함하는 인터리빙된 전압원 인버터의 전류 제어 시스템, 방법 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체
CN109378862A (zh) * 2018-12-28 2019-02-22 东北大学 一种基于改进重复控制器的并网逆变器电流控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
樊晨曦: "三相逆变器并联运行控制策略的研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技II辑, no. 01, pages 18 - 23 *
陈婷婷: "三相并网逆变器的PI重复控制研究与实现", 中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技II辑, no. 07, pages 20 - 40 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112928777A (zh) * 2021-03-22 2021-06-08 阳光电源股份有限公司 一种级联式并网逆变器控制方法及装置
CN112928777B (zh) * 2021-03-22 2023-12-19 阳光电源股份有限公司 一种级联式并网逆变器控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN111969875B (zh) 2024-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106786647B (zh) 一种三相四线制并联apf双闭环非线性复合控制方法
CN110601201B (zh) 一种基于直接交-交换流器h-mmc的upfc系统及其无源化控制方法
CN111371337B (zh) 二极管箝位型三电平逆变器的中性点电位平衡控制方法
CN107302219B (zh) 一种有源电力滤波器电网角度的闭环控制方法
CN111416382B (zh) 一种两级式三相级联光伏并网逆变器的控制方法
CN111953223B (zh) 一种三相四线制三电平变流器中点电压平衡方法
CN108933447B (zh) 弱网下基于模式切换的多逆变器系统参数自适应控制方法
CN112103983B (zh) 基于混合型mmc-hvdc的控制方法
WO2013004067A1 (zh) 三相多电平pwm变换器的并联结构
CN113690889A (zh) 一种以新型多电平变流器改进有源电力滤波器的电力谐波治理方法
CN110829870B (zh) 一种模块化多电平变换器低频运行状态下的控制方法
Ponnaluri et al. Design comparison and control of medium voltage STATCOM with novel twin converter topology
CN111969875A (zh) 一种减小三相并联电压源型逆变器循环电流的方法
Lamterkati et al. A New DPC for Three-phase PWM rectifier with unity power factor operation
CN112688586A (zh) Lcl型并网逆变器改进型加权平均电流的控制方法
Mohebbi et al. Nonlinear control of standalone inverter with unbalanced, nonlinear load
CN115065092B (zh) 单相并网变换器频率耦合调节控制方法
CN113964837B (zh) 适用于lcl型并联有源电力滤波器的复合控制方法和系统
CN207283429U (zh) 一种电源整流电路的整流装置
CN111934575A (zh) 一种列车辅助变流器输出电压平衡控制方法及介质
CN113541522B (zh) 一种实现三相逆变器四象限运行全范围软开关的控制方法
CN110492527B (zh) 一种级联h桥孤岛运行下的分层功率控制方法
Felinto et al. Analysis of AC-DC-AC converter with shared legs under unbalanced conditions
CN107659191A (zh) 一种电源整流电路的整流方法及装置
CN110661440B (zh) 基于非线性自抗扰控制的单相pwm整流器优化方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant