一種采用shepwm的多臺t型三電平逆變器并聯控制方法
【技術領域】
[0001 ]本發明設及一種采用S肥PWM的多臺T型S電平逆變器并聯控制方法。
【背景技術】
[0002] 伴隨著光伏發電系統在內的分布式能源大規模接入低壓配電網，電網對并網逆變 器輸出電流波形質量提出更高的要求，傳統兩電平并網逆變器很難滿足大電網高電能質量 要求。T型=電平并網逆變器的出現解決了上述問題，如圖2所示，和傳統兩電平相比，該逆 變器具有諧波小、開關損耗低、電磁干擾小等優點；和傳統二極管錯位型=電平逆變器相 比，該逆變器具有開關數目少、導通損耗小和功率損耗均勻等優點；且T型=電平逆變器開 關頻率在4曲Z到30曲Z之間效率最高。因此T型S電平逆變器已經廣泛應用到光伏發電和微 電網等分布式發電場合，但是容量一直是制約其快速發展的瓶頸。
[0003] 多機T型=電平并網逆變器的并聯能夠增加系統容量、可靠性和效率，已經成為大 功率分布式發電的重要選擇，但是模塊之間硬件不匹配、死區時間W及控制算法執行時間 等差別會產生環流。環流會增加系統損耗和引起并網電流崎變，嚴重影響IGBT開關管的壽 命，因此研究并聯T型=電平逆變器的環流抑制意義重大。
[0004] 相比于正弦脈寬調制（SPWM)和空間矢量脈寬調制（SVPWM)調制，特定諧波消除法 (S皿PWM)具有開關頻率低、開關損耗小、輸出電壓質量好及損耗小等一系列優點，適用于大 功率場合，是一種電力電子領域中經常用來消除低次諧波的調制方法。
【發明內容】
[0005] 本發明為了解決上述問題，提出了一種采用甜EPWM的多臺T型S電平逆變器并聯 控制方法，本發明對=電平逆變器并聯系統的關鍵技術進行了研究，針對逆變器直流側的 中點電壓平衡問題進行詳細的分析，針對SHEPWM和T型S電平逆變器并聯的優點，提出一種 適用于多臺T型S電平逆變器并聯系統的新型甜EPWM方法。系統由傳統甜EP麗相關公式計 算出開關角度，然后在傳統S相S皿PWM的調制后增加了一個小矢量替換系統。并聯系統中 逆變器按照設定好的時序對中點電壓或零序環流進行控制。由于多臺逆變器中點相連，所 W某一時刻只要控制好其中任意一臺逆變器的中點電壓，系統中點電壓就平衡。此時其余 逆變器通過測量輸出電流計算出零序環流并加 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具有和傳統甜EPWM相同的消除低次諧波的功能，且可W有效抑制環流，能 使T型=電平逆變器并聯系統穩定高效運行。
[0006] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0007] -種采用甜EPWM的多臺T型S電平逆變器并聯控制方法，包括W下步驟：
[000引（1)根據需要消除的諧波次數的個數確定每個周期的開關角個數；
[0009] (2)基于多目標粒子群優化方法求解特定諧波消除脈寬調制的開關角度，生成相 應的特定諧波消除脈寬調制信號；
[0010] (3)采集T型S電平逆變器并聯系統的中點電壓和零序環流；
[0011] (4)設定時序，按照設定時序根據中點電壓或零序環流對特定諧波消除脈寬調制 信號進行小矢量控制，對特定諧波消除脈寬調制信號進行改寫。
[0012] 所述步驟(1)中，每四分之一個周期中的開關角個數為需要消去的諧波次數加1。
[0013] 如果要消除N-I個特定的諧波分量，則要設置N個開關角，就能構成N個獨立的方 程，從而在選擇基波幅值的同時，還可W消除N-I個希望消除的諧波分量。
[0014] 所述步驟(2)中，采用多目標粒子群優化(MOPSO)算法求解S電平特定諧波消除脈 寬調制開關角。
[0015] 所述步驟(4)中，設定并聯系統周期為T，當n臺逆變器并聯運行時，并聯系統每個 周期T內：第i臺逆變器在（i-l)T/n~iT/n時間段內負責控制中點電壓，在其他時段負責控 制零序環流。
[0016] 所述步驟(4)中，控制中點電壓時，若T型S電平逆變器的中點電壓在闊值范圍內， 則不改變T型=電平逆變器，使其直接進入=電平逆變器，否則將開關狀態修改為小矢量信 號，對特定諧波消除脈寬調制信號進行改寫。
[0017] 進一步的，所述步驟(4)中，中點電壓的絕對值大于中點電壓闊值時，若中點電壓 大于零，開關狀態被改變為N型小矢量;若中點電壓小于零，開關狀態被改變為P型小矢量， 當中點電壓的絕對值小于中點電壓闊值時，開關狀態不改變。
[0018] 所述步驟(4)中，控制零序環流時，若零序環流超過闊值范圍，若零序環流大于零， 開關狀態被改變為N型小矢量，若零序環流小于零，開關狀態被改變為P型小矢量，若零序環 流在闊值范圍內，開關狀態不改變。
[0019] -種采用S皿PWM的多臺T型S電平逆變器并聯控制方法，包括特定諧波消除脈寬 調制信號發生器、小矢量控制器、開關組、PWM信號發生器和T型S電平逆變器并聯系統，其 中，T型=電平逆變器并聯系統，包括多個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；
[0020] 所述特定諧波消除脈寬調制信號發生器輸出特定諧波消除脈寬調制信號給開關 組，所述小矢量控制器采集T型=電平逆變器并聯系統的中點電壓和零序環流，根據設定的 時序，分別對中點電壓和零序環流進行控制，判斷其是否在各自的設定闊值內；根據中點電 壓和零序環流的大小，確認是否對特定諧波消除脈寬調制信號進行改寫，通過PWM信號發生 器生成控制信號，控制T型=電平逆變器并聯系統的開關器件。
[0021] 進一步的，所述小矢量控制器根據中點電壓進行判斷，若中點電壓在設定闊值范 圍內，則不改變開關組的狀態，使特定諧波消除脈寬調制信號通過PWM信號發生器生成控制 信號，控制T型=電平逆變器并聯系統的開關器件；
[0022] 若中點電壓不在設定闊值范圍內，小矢量控制器改變開關組狀態，使特定諧波消 除脈寬調制信號改變成為小電壓矢量，通過PWM信號發生器生成控制信號，控制T型=電平 逆變器并聯系統的開關器件。
[0023] 所述中點電壓為T型=電平逆變器的直流側兩個并聯電容之間的電壓差值的一 半。
[0024] 所述中點電壓的絕對值大于中點電壓闊值時，若中點電壓大于零，開關狀態被改 變為N型小矢量;若中點電壓小于零，開關狀態被改變為P型小矢量。
[0025] 所述小矢量控制器根據零序環流控制時，若零序環流超過闊值范圍，若零序環流 大于零，開關狀態被改變為N型小矢量，若零序環流小于零，開關狀態被改變為P型小矢量， 若零序環流在闊值范圍內，開關狀態不改變。
[0026] 本發明的有益效果為：
[0027] (1)本發明中S皿PWM控制方式可W將中點電壓限定在一個更小的波動區域，中點 電壓偏離平衡點時迅速使其恢復平衡，和傳統S肥PWM對特定諧波消除的能力基本相同。
[0028] (2)本發明中采用S皿PWM的T型S電平逆變器并聯系統具備S電平拓撲諧波含量 小、系統效率高的優點，還兼具了并聯系統可維護性好、冗余性高、便于擴容的優勢。
[0029] (3)本發明中采用S皿PWM的T型S電平逆變器并聯系統很好的解決了環流抑制問 題和中點電壓平衡問題。
【附圖說明】
[0030] 圖1為多臺S電平逆變器并聯系統拓撲圖；
[0031 ]圖2為S電平逆變器拓撲圖；
[0032] 圖3為S電平逆變器甜EPWM的典型波形；
[0033] 圖4為小矢量對中點電壓的影響示意圖；
[0034] 圖5(a)為大電壓矢量[PPN]對S電平逆變器中點電壓影響示意圖，
[0035] 圖5(b)為中電壓矢量[P0N]對S電平逆變器中點電壓影響示意圖；
[0036] 圖5(c)為零電壓矢量[PP門對S電平逆變器中點電壓影響示意圖；