[发明专利]一种变流器多单元并联系统的不均流控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及变流器的控制方法，具体地，涉及一种用于电力电子技术领域的变流器多单元并联系统的不均流控制方法。

背景技术

能源是当今人类面临的重大问题，由于信息技术的飞快发展，电力电子技术是能源变换与信息控制的关键环节。随着电力电子技术在电气节能、新能源发电、电能传输、电气牵引、大型油气输送和智能电网等领域的不断发展，单机容量不断增大，大功率电力电子面临诸多问题与挑战。受到目前电力电子器件制造工艺的限制，单台变流器已无法满足大功率传送的要求，因此变流器并联技术便应运而生。采用变流器并联技术具有可有效提高功率等级，增加系统可靠性和效率，减少成本和电压、电流纹波，且易于模块化设计和系统配置，灵活性更强等优点，在大功率场合有广泛的应用前景。

在单台变流器系统中，由于不存在并联单元之间的控制脉冲不一致性以及阻抗不一致性问题，因此不用考虑不均流问题。但是在变流器多单元并联系统中，当交流侧滤波电抗较小（数十微亨以内）时，很小的控制脉冲差异或阻抗差异就会造成很大的不均流问题。不均流问题会使功率器件承受的电流应力不均衡，造成个别变流器过载，影响其使用寿命，并限制整套系统容量的增加。

如图1所示，为一种现有变流器多单元并联系统，由n个三相PWM变流器直接并联而成，它包括直流电压源、直流母线电容器组、n个三相PWM变流器和交流侧输出三相电抗器，直流电压源提供直流侧电压，直流母线电容器组起到滤波和稳压的作用，三相PWM变流器起到传输交流电压的作用，交流侧输出三相电抗器起到滤波和防止母线短路的作用。其中：直流电压源的正端与直流母线电容器组的正极性端相连，直流电压源的负端与直流母线电容器组的负极性端相连，直流母线电容器组的正极性端与三相PWM变流器的正直流母线相连，直流母线电容器组的负极性端与三相PWM变流器的负直流母线相连，三相PWM变流器的交流侧输出端与交流侧输出三相电抗器的一端相连，交流侧输出三相电抗器的另一端与三相交流电机的定子相连。n个三相PWM变流器并联，它们的直流侧通过直流母线电容器组并联，它们的交流侧通过交流侧输出三相电抗器的输出端并联。该变流器多单元并联系统的控制器的核心采用数字信号处理芯片DSP和可编程器件FPGA。该系统不均流问题会使功率器件承受的电流应力不均衡。

如公开号为CN101521454A的中国发明专利申请，该发明提出了由预先确定为主机的电源装置对其输出电流进行采样，并接收来自作为从机的其它电源装置的输出电流信号，进行均流处理后获得目标输出电流，并将均流调节信号通过现场总线的广播命令发送给各从机，进而实现并联均流，该方法虽然能够实现并联均流，但由于各并联单元之间存在电压差，同时会产生环流，而且并联单元之间有主从机之分且主从机需要通信，不利于系统冗余性和可靠性设计。

又如文献（Ollila Jaakko.Parallel connection of inverters:European,1906518[P].2008-02-04.）提出了采用串行通信的方式来同步各并联单元的调制波计数器，保证变流器各并联单元控制脉冲的一致性，但是该方法无法解决由于阻抗不一致导致的不均流问题，而且该方法含有通信线，使得并联单元之间的距离受到限制，且易受电磁干扰，此外，由于并联单元之间有主从之分，使得系统冗余性不佳。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种变流器多单元并联系统的不均流控制方法，该方法拟合出补偿时间的函数关系曲线，实现在线实时动态补偿，使用灵活方便，可实现对任意并联单元的任意相进行补偿，不需要改变控制系统结构，不需要增加任何硬件。

为实现上述目的，本发明采用以下了技术方案：

一种变流器多单元并联系统的不均流控制方法，该不均流控制方法是通过延时控制脉冲的下降沿（即延时关断）来抑制变流器多单元并联时的不均流现象，即当某个变流器的某一相电流较小时，通过延时该相控制脉冲的下降沿来达到增大该相电流的目的。n个三相PWM变流器并联时，只需对其中n-1个三相PWM变流器的相应相进行补偿即可。控制脉冲下降沿的延时时间是关于电流的函数。为了实现在线实时动态补偿效果，采取固定延时时间补偿的方法，观察电流的补偿效果，并对补偿时间不断进行修正，从而确定补偿时间与电流的关系曲线。

本发明所述不均流控制方法的按照如下步骤进行：