基于pr控制和双载波调制的逆变器并联环流抑制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于PR控制和双载波调制的逆变器并联环流抑制系统，通过逆变器并联的方式，使逆变系统的功率容量增大。同时，逆变器内部采用比例谐振控制装置，能够有效的抑制低频零序环流，同时改用双载波调制方法，以非零矢量来替换零矢量来抑制高频零序环流，具有直流电压利用率高、零序环流小的优点。
【专利说明】基于PR控制和双载波调制的逆变器并联环流抑制系统
【技术领域】
[0001]本发明属于逆变器【技术领域】，更为具体地讲，涉及一种基于PR控制和双载波调制的逆变器并联环流抑制系统。
【背景技术】
[0002]随着系统功率容量的增大，单台逆变器已经不能满足实际需求，目前一种有效解决方法是将逆变器并联运行。但是，由于逆变器输出电压的差异，在并联逆变器之间引入零序环流问题，它会导致逆变器输出电流失真，负载电流分配不平衡，严重时会导致逆变器出现过流故障，甚至损坏功率器件。
[0003]为了抑制并联逆变器之间的零序环流，国内外学者在这方面已经进行了大量的研究工作，提出了很多方法。
[0004]隔离法，并联逆变器采用交流侧和直流侧分别供电或者交流侧变压器隔离的方式来截断零序电流通路，零序环流能够得到有效的抑制。但是，因为要增加额外的功率供电电路或者工频变压器，使用这种方法的并联逆变器通常体积庞大而且成本增加，而且使用变压器进行隔离会降低系统的效率。
[0005]阻抗法，通过增加并联逆变器的相间电抗器来提供零序环流通路的阻抗。但是，由于电抗器只是在中频或者高频才能产生一个较高的阻抗，而通常低频零序环流对逆变器的影响最大，因而一直效果有限。该方法会相应的增加系统的成本，同时电抗器上面的压降也会增加，降低系统的效率。
[0006]单一变流器控制方法，该方法是将N台并联逆变器当作一台具有3N相的逆变器来控制。但是，单一变流器控制方法的建模和控制器设计用于两台逆变器并联已经比较复杂，如果用于多台逆变器并联，这种方法的实现会变得非常困难，在实际工程应用时往往不可行。
[0007]滞环电流控制方法，滞环控制用于抑制零序环流，它的控制响应速度较快，精度较高。但是用于零序电流控制时其滞环带宽不好确定，控制器设计不方便。而且当载波频率较低时，系统的零序电流纹波较大。
[0008]基于PWM调制算法的零序环流控制，通常有两种类型:一是采用SPWM调制算法，其原理本身不产生零序电压，这是一种开环控制方法，但是其直流电压利用率低；二是采用PI控制的SVPWM单载波调制算法，通过传感器检测并联系统零序环流，利用PI控制器来来抑制零序环流，是一种闭环控制方法，该方法可以有效地抑制零序环流，但是由于零序环流的主要成分是3次及9次基频频率成分，PI控制无法做到无静差跟踪。2002年Z.Ye, D.Boroyevich, J.Choi, F.C.Lee.三人在 IEEE Transactions on Power Electronics上发表的论文 Control of circulating current in two parallel three-phase boostrectifiers即使用的该算法。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于PR控制和双载波调制的逆变器并联环流抑制系统，通过PR控制的零序电流闭环控制方法抑制低频零序环流，同时通过双载波调制方法以非零矢量来替换零矢量来抑制高频零序环流，具有直流电压利用率闻、零序环流小的优点。
[0010]为实现上述发明目的，本发明一种基于PR控制和双载波调制的逆变器并联环流抑制系统，包括连接电网和负载的N台逆变器，N台逆变器采用并联结构，其特征在于，还包括:前N-1台逆变器分别包括:一坐标变换模块1、一电流控制模块、一 SVPWM调制算法模块、一双载波比较模块、一 PR控制模块、一组功率开关管、一减法器和三个加法器；第N台逆变器包括:一坐标变换模块2、一电流控制模块、一 SVPWM调制算法模块、一双载波比较模块、一组功率开关管；
[0011]将并联的N台逆变器并网启动后，得到交流侧的三相电流ia、ib、i。；Itr N-1台逆变器分别通过电流传感器采集三相电流，将采集的三相电流经过坐标变换模块I处理得到有功电流id、无功电流以及零序环流io ;将有功电流id、无功电流和有功电流给定值i/、无功电流给定值输入到电流控制模块通过电流控制模块处理得到指令电压Vd和V,;再将指令电压Vd和V,输入到SVPWM调制算法模块，得到调制信号Vi ;同时将生产的零序环流io与零序环流的目标给定值O作差，得到跟踪零序环流L的误差电流，将误差电流反馈给PR控制模块，得到零序环流的控制量Vtl ;将零序环流的控制量Vtl和调制信号Vi分别送入3个求和模块，经过求和叠加后输送给双载波比较模块，得到带有零序环流抑制效果的驱动信号Vs ;最后用驱动信号Vs驱动功率开关管工作产生三相电流i a(N-1)、(N-1)、? c (N-1)，三相电流ia(N-D、ibo^)、Un-D经过电感Lim滤波后由传感器采集再反馈给坐标变换模块I ;
[0012]第N台逆变器则通过电流传感器采集两相电流ia、ib，电流i。则由公式i。=0-1a-1b计算得到，将三相电流经过坐标变换模块2处理后得到有功电流id、无功电流i,;有功电流id、无功电流和有功电流给定值i/、无功电流给定值输入到电流控制模块，通过电流控制模块处理得到指令电压Vd和V,;再将指令电压Vd和V,输入给SVPWM调制算法模块得到调制信号Vi ;将调制信号Vi送给双载波比较模块后得到开关工作组的驱动信号Vs ；最后用驱动信号Vs驱动功率开 关管工作产生三相电流iaN、ibN、ieN，三相电流if ibN、icN经过电感Ln滤波后由传感器采集再反馈给坐标变换模块2。
[0013]其中，所述的PR控制模块由一个比例控制器和多个谐振控制器并联，PR控制模块的传导函数为:
[0014]
【权利要求】
1.一种基于PR控制和双载波调制的逆变器并联环流抑制系统，包括连接电网和负载的N台逆变器，N台逆变器采用并联结构，其特征在于，还包括:前N-1台逆变器分别包括:一坐标变换模块1、一电流控制模块、一 SVPWM调制算法模块、一双载波比较模块、一 PR控制模块、一组功率开关管、一减法器和三个加法器；第N台逆变器包括:一坐标变换模块2、一电流控制模块、一 SVPWM调制算法模块、一双载波比较模块、一组功率开关管； 将并联的N台逆变器并网启动后，得到交流侧的三相电流ia、ib、i。；前^1台逆变器分别通过电流传感器采集三相电流，将采集的三相电流经过坐标变换模块I处理得到有功电流id、无功电流以及零序环流io ;将有功电流id、无功电流和有功电流给定值i/、无功电流给定值输入到电流控制模块通过电流控制模块处理得到指令电压Vd和V,;再将指令电压Vd和V,输入到SVPWM调制算法模块，得到调制信号Vi ;同时将生产的零序环流L与零序环流的目标给定值O作差，得到跟踪零序环流L的误差电流，将误差电流反馈给PR控制模块，得到零序环流的控制量Vtl ;将零序环流的控制量Vtl和调制信号Vi分别送入3个求和模块，经过求和叠加后输送给双载波比较模块，得到带有零序环流抑制效果的驱动信号Vs ;最后用驱动信号Vs驱动功率开关管工作产生三相电流i a(N-1)、(N-1)、? c (N-1)， 三相电流込0?)、ibOH)、ic(N-D经过电感Lim滤波后由传感器采集再反馈给坐标变换模块I ; 第N台逆变器则通过电流传感器采集两相电流ia、ib，电流i。则由公式i。= 0-1a-1b计算得到，将三相电流经过坐标变换模块2处理后得到有功电流id、无功电流i,;有功电流id、无功电流iq和有功电流给定值i/、无功电流给定值输入到电流控制模块，通过电流控制模块处理得到指令电压Vd和V,;再将指令电压Vd和V,输入给SVPWM调制算法模块得到调制信号Vi ;将调制信号Vi送给双载波比较模块后得到开关工作组的驱动信号Vs ;最后用驱动信号Vs驱动功率开关管工作产生三相电流iaN、ibN、ieN，三相电流if ibN、icN经过电感Ln滤波后由传感器采集再反馈给坐标变换模块2。`
2.根据权利要求1所述的基于PR控制和双载波调制的逆变器并联环流抑制系统，其特征在于，所述的PR控制模块由一个比例控制器和多个谐振控制器并联，PR控制模块的传导函数为:
3.根据权利要求1所述的基于PR控制和双载波调制的逆变器并联环流抑制系统，其特征在于，所述的SVPWM调制算法模块和双载波比较模块共同构成双载波调制，双载波调制时SVPWM调制算法模块的载波选择方法为:
【文档编号】H02M7/48GK103888007SQ201410098736
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月17日 优先权日:2014年3月17日
【发明者】李凯, 严国庆, 邹见效, 郑宏, 徐红兵, 孙宁波 申请人:电子科技大学