Shepwm調(diào)制的多臺t型三電平逆變器的零序環(huán)流抑制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[00011 本發(fā)明涉及一種SHEPWM調(diào)制的多臺T型三電平逆變器的零序環(huán)流抑制系統(tǒng)及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家對新能源的重視程度不斷增加，光伏產(chǎn)業(yè)近幾年發(fā)展非常迅速，在低壓 可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，多電平逆變器得到了越來越廣泛的研究和使用。其輸出交流電壓 有較低的dv/dt，較低的諧波畸變率，相比傳統(tǒng)兩電平逆變器有較低的器件開關(guān)應(yīng)力，并可 進(jìn)一步降低開關(guān)器件的電壓等級。三電平逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如中點(diǎn)鉗位型(NPC)、飛跨電容 型和級聯(lián)H橋型等，其中NPC型使用最為廣泛，并以此為基礎(chǔ)出現(xiàn)了諸多改進(jìn)拓?fù)?，特別是近 來提出的T型拓?fù)洹?br>[0003] 單臺T型三電平逆變器的功率受到器件額定功率等因素的限制，使得面對大功率 應(yīng)用場合時(shí)，單臺T型三電平逆變器會不能滿足要求。對于大功率應(yīng)用如電機(jī)驅(qū)動、微電網(wǎng)、 分布式發(fā)電系統(tǒng)等，逆變器并聯(lián)是簡單有效的方法。逆變器并聯(lián)通常采用相互隔離的直流 母線，或利用變壓器產(chǎn)生隔離的交流母線，以切斷零序環(huán)流的流通路徑，達(dá)到并聯(lián)運(yùn)行目 的。但這種硬件隔離的方法會增加系統(tǒng)成本和體積。共交直流母線的并聯(lián)方法能極大程度 減小系統(tǒng)開銷，但相應(yīng)的也會產(chǎn)生零序環(huán)流通路，零序環(huán)流如果不加以抑制，會產(chǎn)生極大的 輸出電流畸變，并帶來無功和諧波損耗，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，甚至?xí)o逆變器帶來 損壞。
[0004] 目前已有多種逆變器并聯(lián)運(yùn)行的方法。視逆變器控制與調(diào)制的方法不同，相應(yīng)的 環(huán)流抑制的方法也不相同。逆變器的調(diào)制有多種方法如正弦脈寬調(diào)制（SPWM)，空間矢量調(diào) 制(SVPWM)，特定諧波消除法(SHEPWM)等。其中SHEPffM相對于SPffM和SVPffM具有開關(guān)頻率小， 開關(guān)損耗低，控制簡單，軟件開銷小的優(yōu)點(diǎn);在特定諧波抑制方面，SHEPffM有顯著的優(yōu)點(diǎn)。這 些特點(diǎn)使SHEPffM特別適合大功率應(yīng)用。傳統(tǒng)的SHEPffM調(diào)制的并聯(lián)逆變器零序環(huán)流抑制的方 法有控制零矢量和小矢量的方法，但這種方法提高了逆變器的開關(guān)頻率。在盡可能保持 SHEPffM優(yōu)點(diǎn)的情況下，最大可能的抑制零序環(huán)流，對SHEPffM調(diào)制的T型三電平逆變器并聯(lián)系 統(tǒng)意義重大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種SHEHVM調(diào)制的多臺T型三電平逆變器的零 序環(huán)流抑制系統(tǒng)及方法，本發(fā)明能夠很好的提尚系統(tǒng)性能，有效抑制并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流。
[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] 一種SHEP麗調(diào)制的多臺T型三電平逆變器的零序環(huán)流抑制系統(tǒng)，包括脈沖信號發(fā) 生器、控制器、開關(guān)角控制器和T型三電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，其中，T型三電平逆變器并聯(lián)系 統(tǒng)，包括多個(gè)并聯(lián)的T型三電平逆變器，所有T型三電平逆變器共用交直流母線，且所有T型 三電平逆變器直流側(cè)分裂電容的中點(diǎn)相連，所有T型三電平逆變器的交流側(cè)經(jīng)過濾波器濾 波后并聯(lián)連接；
[0008] 所述脈沖信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號，發(fā)送給每個(gè)τ型三電平逆變器，所述控制器通 過SHEPWM調(diào)制方式控制T型三電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的開關(guān)器件的開斷，所述開關(guān)角控制器 控制每個(gè)T型三電平逆變器的開關(guān)角，切斷零序環(huán)流各個(gè)頻率分量通路。
[0009] 所述T型三電平逆變器，包括并聯(lián)的三相橋臂，每相橋臂包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT管， 各相橋臂的中點(diǎn)一側(cè)串聯(lián)兩個(gè)方向不同的IGBT管，另一側(cè)經(jīng)濾波器與負(fù)載或電網(wǎng)連接;在 并聯(lián)的各橋臂輸入端接入輸入電壓源;每臺逆變器輸入直流側(cè)并聯(lián)有兩組電容，兩組電容 連接處連接各相橋臂的兩個(gè)方向不同IGBT管的一端，各個(gè)IGBT管均由控制信號驅(qū)動。
[0010] 優(yōu)選的，所述控制器為解耦控制器，驅(qū)動T型三電平逆變器的每個(gè)IGBT管。
[0011]優(yōu)選的，所述T型三電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)采用不同的開關(guān)角。
[0012]所述濾波器為電感。
[0013] -種SHEP麗調(diào)制的多臺T型三電平逆變器的零序環(huán)流抑制方法，具體包括：多臺T 型三電平逆變器采用不同的開關(guān)模式，即多臺T型三電平逆變器的SHEPWM計(jì)算出的開關(guān)角 不完全相同，根據(jù)要求的開關(guān)角的個(gè)數(shù)N及T型三電平逆變器的臺數(shù)p，聯(lián)立pXN個(gè)方程求解 出開關(guān)角，使得每臺T型三電平逆變器每四分之一周期中仍然有N個(gè)開關(guān)角，控制基波幅值 以及N-I個(gè)諧波幅值，每臺T型三電平逆變器都根據(jù)給定基波調(diào)制比M產(chǎn)生相同的基波分量 后，保證各臺T型三電平逆變器具有(N-I)個(gè)自由度，消除(N-I)個(gè)諧波。
[0014]具體的，計(jì)算每臺T型三電平逆變器的SHEP麗開關(guān)角時(shí)，要考慮消除（3+6n)次諧 波，η = 0，1，2…，要消除零序環(huán)流中m個(gè)分量，就增加 p X m個(gè)方程和p X m個(gè)未知數(shù)，相應(yīng)的每 臺T型三電平逆變器增加 m個(gè)開關(guān)角，系統(tǒng)整體增加2m個(gè)開關(guān)角。
[0015]優(yōu)選的，每臺T型三電平逆變器m個(gè)開關(guān)角都用來切斷零序環(huán)流各個(gè)頻率分量通 路，保證環(huán)流抑制效果。
[0016] 優(yōu)選的，則P-I臺逆變器增加的m個(gè)開關(guān)角用來切斷零序環(huán)流各個(gè)頻率分量通路， 剩余一臺逆變器增加的m個(gè)開關(guān)角用來消除交流母線上更多的諧波，保證交流母線電能質(zhì) 量。
[0017] 本發(fā)明的有益效果為：
[0018] (1)在同樣開關(guān)頻率下，和傳統(tǒng)方案相比，本發(fā)明可以在交流側(cè)公共連接點(diǎn)出消除 更多低次諧波;在交流側(cè)要求同樣諧波消除效果的情況下，本發(fā)明比傳統(tǒng)方案開關(guān)次數(shù)更 低，開關(guān)損耗更?。?br>[0019] (2)本發(fā)明可以對逆變器之間零序環(huán)流進(jìn)行有效抑制，增強(qiáng)三電平逆變器并聯(lián)運(yùn) 行的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)整體運(yùn)行的效率；
[0020] (3)本發(fā)明無需增加額外器件和控制算法，只需要更改系統(tǒng)中預(yù)存的SHEPffM開關(guān) 角度，簡單易行。
【附圖說明】
[0021] 圖1為多臺T型三電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)拓?fù)鋱D；
[0022]圖2為兩臺T型三電平逆變器并聯(lián)系統(tǒng)拓?fù)鋱D；
[0023]圖3為三電平逆變器拓?fù)鋱D；
[0024] 圖4為T型三電平逆變器SHEP麗的典型波形；
[0025] 圖5(a)為方法一下第一臺逆變器的輸出線電壓的仿真結(jié)果；
[0026]圖5(b)為方法一下第一臺逆變器的輸出線電壓仿真結(jié)果的FFT分析；
[0027]圖6(a)為方法一下第二臺逆變器的輸出線電壓的仿真結(jié)果；
[0028]圖6(b)為方法一下第二臺逆變器的輸出線電壓仿真結(jié)果的FFT分析；
[0029] 圖7(a)為方法一下并聯(lián)逆變器輸出公共連接點(diǎn)處線電壓的仿真結(jié)果；
[0030] 圖7(b)為方法一下并聯(lián)逆變器輸出公共連接點(diǎn)處線電壓仿真結(jié)果的FFT分析；
[0031] 圖8(a)為方法一下并聯(lián)逆變器交流母線A相電流波形的仿真結(jié)果；
[0032] 圖8(b)為方法一下并聯(lián)逆變器交流母線A相電流波形仿真結(jié)果的FFT分析；
[0033] 圖9(a)為方法一下并聯(lián)逆變器沒有抑制環(huán)流的仿真結(jié)果；
[0034] 圖9(b)為方法一下并聯(lián)逆變器采用本發(fā)明的環(huán)流抑制方法后的仿真結(jié)果；
[0035] 圖10(a)為方法二下第一臺逆變器的輸出線電壓的仿真結(jié)果；
[0036]圖10(b)為方法二下第一臺逆變器的輸出線電壓仿真結(jié)果的FFT分析；
[0037]圖11(a)為方法二下第二臺逆變器的輸出線電壓的仿真結(jié)果；
[0038]圖11(b)為方法二下第二臺逆變器的輸出線電壓仿真結(jié)果的FFT分析；
[0039] 圖12(a)為方法二下并聯(lián)逆變器輸出公共連接點(diǎn)處線電壓的仿真結(jié)果；
[0040] 圖12(b)為方法二下并聯(lián)逆變器輸出公共連接點(diǎn)處線電壓