用于并联电力变换系统的并联电力变换控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力变换装置控制领域，特别是涉及一种用于由至少2个电力变换器并联构成的并联电力变换系统的并联电力变换控制装置。
【背景技术】
[0002]电力变换装置的并联是扩大电力变换装置功率、提高可靠性、实现电力变换装置功率灵活调整的重要技术手段。文献1(用于电机传动系统的多逆变器并联控制技术，电机与控制学报，2010，14(2):36-40, 46)提出对各逆变器进行独立控制使其电流跟踪其期望值，从而实现各逆变器总电流对其指令值的跟踪(后续称之为独立电流跟踪法)。尽管它通过将各逆变器电流指令值设定为总期望电流的n(n为逆变器数量)等分、通过控制使各逆变器的实际电流跟踪其电流指令值，使得该控制方法具备了一定的环流抑制作用，但该控制方法没有用于抑制环流的环流控制器，当各逆变器因模块特性等原因出现环流时，该控制方法并未利用环流信息进行及时补偿，因此该控制方法的环流抑制效果(如:环流抑制程度和快速性)有待改善，而且由于需要设置与并联逆变器数量相同数量的电流控制器，因此当并联逆变器数量较大时，会导致用于执行控制的微处理器的计算负荷过大。文献 2 (Modeling, Analysis, and Implementat1n of Parallel Mult1-1nverterSystems With InstantaneousAverage-Current—Sharing Scheme,IEEE Trans.PowerElectronics, 2003, 18(3):844-856)提出了利用环流控制器(即 Outer current-sharingloop，氏……Hn)对调制电压信号进行补偿从而实现各电力变换器间的均流(即环流抑制)的方法(后续称之为基于环流控制器的环流抑制方法)。
[0003]显然，对文献1和文献2的控制方法进行综合，即将文献2的环流控制器添加至文献1的独立电流跟踪法中，则可有效克服独立电流跟踪法的不足之处。但是，独立电流跟踪法是通过将各逆变器电流指令值设定为总期望电流的n(n ^ 2，为逆变器数量)等分、通过控制使各逆变器的实际电流跟踪其电流指令值来同时实现并联电力变换系统的两个控制目标一所有逆变器的总输出电流对总期望电流的跟踪和环流抑制，若是简单地增加环流控制器，则会因环流控制器的输出对调制电压信号的补偿而对单个逆变器的输出电流对该逆变器电流指令值的跟踪产生不利影响，并最终影响到所有逆变器的总输出电流对总电流指令值的跟踪效果。
[0004]因此，如何在不影响总输出电流对总期望电流的跟踪效果的前提下将基于环流控制器的环流抑制方法融合进独立电流跟踪法，且融合后得到的新方法能够有效提高总输出电流对总电流指令值的跟踪性能和环流抑制效果、有效降低微处理器计算负荷就成为并联电力变换系统领域的一个有待解决的重要技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提出一种用于并联电力变换系统的并联电力变换控制装置，该控制装置可以在不影响总输出电流对总期望电流的跟踪效果的前提下，通过对独立电流跟踪法与基于环流控制器的环流抑制方法进行有机融合，最终使得总输出电流对总电流指令值的跟踪性能和环流抑制效果能够都能得到有效提高，且能有效降低微处理器计算负荷。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的用于由至少2个电力变换器并联构成的并联电力变换系统的并联电力变换控制装置包括:
[0007]总电流指令生成器:生成所述并联电力变换系统应输出的总电流指令值；
[0008]平均电流指令生成器:根据所述总电流指令生成器生成的总电流指令值生成所述电力变换器的平均电流指令值；
[0009]平均反馈电流计算器:根据所述各个电力变换器的输出电流检测值计算所有电力变换器的总输出电流的平均值，并将其作为平均反馈电流值送给所述电流控制器，供后者执行对电流的控制；
[0010]电流控制器:根据所述平均电流指令生成器输出的所述平均电流指令值和所述平均反馈电流计算器输出的所述平均反馈电流值进行控制，使得所述平均反馈电流值跟踪所述平均电流指令值，输出控制电压信号；
[0011]环流计算器:根据所述电力变换器的输出电流检测值计算对应电力变换器的环流；
[0012]环流控制器:根据所述环流计算器的计算结果对所述电力变换器的环流进行控制，并输出环流补偿电压信号；
[0013]调制信号生成器:根据所述电流控制器输出的所述控制电压信号和所述环流控制器输出的所述环流补偿电压信号生成用于PWM单元进行脉宽调制所需的调制信号。
[0014]所述平均反馈电流计算器进一步包括:
[0015]总输出电流计算单元:对所有电力变换器的输出电流检测值进行代数求和运算；
[0016]平均电流计算单元:将所述总输出电流计算单元的计算结果除以构成所述并联电力变换系统的所述电力变换器的数量，得到的商即为所述平均反馈电流值。
[0017]所述环流计算器按照如下任一方式计算所述环流:
[0018]方式1:计算电力变换器的各相电流与所有电力变换器对应相的电流平均值间的差值;
[0019]方式2:选定某一电力变换器为基准电力变换器，基准电力变换器无环流；其余电力变换器的环流计算方式为该电力变换器的各相电流与基准电力变换器对应相的电流值间的差值。
[0020]当所述环流计算器按照方式1计算所述环流时，是通过计算相应电力变换器的输出电流检测值与所述平均反馈电流计算器输出的所述平均反馈电流值之间的差值来计算所述环流。
[0021]本发明可以达到的有益效果为:
[0022]通过引入平均反馈电流计算器，电流控制器利用平均反馈电流对电力变换器的电流进行控制，实现了电流控制器的控制作用与环流控制器的补偿作用的解耦和独立电流跟踪法与基于环流控制器的环流抑制方法的有机融合，使得融合后得到的新控制系统中的电流控制器专注于所有逆变器的总输出电流对总期望电流的跟踪控制、环流控制器专注于各电力变换器的环流的抑制，克服了独立电流跟踪法因没有独立的环流控制器的控制而导致的环流抑制效果不佳、微处理器计算负荷大的缺点。
【附图说明】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的并联电力变换控制装置作进一步的详细说明:
[0024]图1为本发明用于并联电力变换系统的并联电力变换控制装置的第一种结构示意图；
[0025]图2为本发明用于并联电力变换系统的并联电力变换控制装置的第二种结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]应用本发明并联电力变换控制装置的被控对象——并联电力变换系统由至少两个并联连接的电力变换器组成，这里的电力变换器可以为两相、三相甚至是更多相的逆变器或PWM整流器，电力变换器的交流侧的对应相相连后再连接至负载或电源(电网或发电装置)，直流侧的所有正端与所有负端分别相连后再与共同的直流电源(或等效直流电源，如二极管整流器的直流侧)相连，或者直流侧分别与各自独立的直流电源(或等效直流电源)相连，或者是部分电力变换器的直流侧的正端与负端分别相连后再与共同的直流电源(或等效直流电源，如二极管整流器的直流侧)相连、其余部分电力变换器的直流侧分别与各自独立的直流电源(或等效直流电源)相连。
[0027]实施例1
[0028]本发明用于由至少2个电力变换器并联构成的并联电力变换系统的并联电力变换控制装置的结构如图1所示，主要由总电流指令生成器、平均电流指令生成器、电流控制器、环流计算器、环流控制器、调制信号生成器以及平均反馈电流计算器等构成。总电流指令生成器用于生成所述并联电力变换系统应输出的总电流指令值；平均电流指令生成器用于根据所述总电流指令生成器生成的总电流指令值生成所述电力变换器的平均电流指令值；环流计算器用于根据所述电力变换器的输出电流检测值计算对应电力变换器的环流；环流控制器用于根据所述环流计算器的计算结果对所述电力变换器的环流进行控制，输出环流补偿电压信号；电流控制器用于根据所述平均电流指令生成器输出的所述平均电流指令值和平均反馈电流值进行控制，使得所述平均反馈电流值跟踪所述平均电流指令值，输出控制电压信号；调制信号生成器用于根据所述电流控制器输出的所述控制电压信号和所述环流控制器输出的所述环流补偿电压信号生成用于PWM单元进行脉宽调制所需的调制信号；平均反馈电流计算器用于根据所述各个电力变换器的输出电流检测值计算所有电力变换器的总输出电流的平均值，并将其作为平均反馈电流值送给所述电流控制器，供后者执行对电流的控制。所述平均反馈电流计算器进一步包括总输出电流计算单元和平均电流计算单元，其中，总输出电流计算单元对所有电力变换器的输出电流检测值进行代数求和运算；平均电流计算单元将所述总输出电流计算单元的计算结果除以构成所述并联电力变换系统的所述电力变换器的数量η (η ^ 2)，得到的商即为所述平均反馈电流值。用于生成所述并联电力变换系统应输出的总电流指令值的总电流指令生成器可以有多种具体表现形式，如:对于电机调速系统而言，总电流指令生成器就是其双闭环控制系统中的速度控制器，其输出即为电机跟踪其速度指令所需的电流指令，对于PWM整流器而言，总电流指令生成器就是其双闭环控制系统中的电压控制器，其输出即为直流母线电压跟踪电压指令所需的电流指令。用于根据所述总电流指令生成器生成的总电流指令值生成所述电力变换器的平均电流指令值的平均电流指令生成器，对于由具有相同电气容量的并联电力变换器的并联电力变换系统而言，由于希望电流在各个电力变换器进行平均分配，此时，平均电流指令生成器可以是将所述总电流指令生成器生成的总电流指令值除以构成所述并联电力变换系统的所述电力变换器的数量n，得到的商即为所述平均电流指令值。
[0029]本实施例中，所述环流计算器是根据第k个电力变换器的电流检测值与所述平均电流计算单元的计算结果一平均反馈电流值来计算第k个电力变换器的环流，即由