[发明专利]一种用于级联整流器的分层控制方法及系统

权利要求书

1.一种用于级联整流器的分层控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

在上层控制器中产生用以启动所述级联整流器系统的初始参数组，所述初始参数组包括初始启动电压值、初始启动相角值和额定有功功率参考值，其中，基于所获取的电网上的电压幅值和相角值来生成所述初始启动电压值和初始启动相角值；基于负荷需求分配来得到额定有功功率参考值；

通过所述上层控制器将所述初始参数经由通信链路传输到用于控制所述级联整流器系统中的各个子模块的各个底层控制器，其中，所述各个底层控制器与所述各个子模块对应连接；

在所述各个底层控制器中：基于所接收到的初始参数组产生PWM初始调制信号并作为控制指令实时发送给所述各个子模块，以启动所述级联整流器系统进行工作，同时采集所述各个子模块被启动后前端输入和后端输出的电压和电流；基于实时检测的所述电压和电流的值进一步经过控制计算以得到PWM实时调制信号，并采用所述PWM实时调制信号来控制对应连接的子模块的电压输入；在检测到所述子模块中的所述电压和电流出现异常情况时，自动切断所述子模块与所述系统的连接，并向所述上层控制器发送故障报告消息；

所述上层控制器接收所述故障报告消息，重新产生初始参数组并通过通信链路传输给所述各个底层控制器，以重新分配所述级联整流器系统中剩余的各个整流器子模块所承担的电压输入，其中，在产生PWM实时调制信号的步骤中，还包括以下子步骤：

根据从所述子模块的前端输入采集的电压和电流计算出所述子模块的当前有功功率，以确定输入电压的相角参考值；

根据并网功率因数指标以确定输入电压幅值参考值；

将所述相角参考值与所述输入电压幅值参考值进行合成以得到要控制所述子模块从电网输入的电压参考值；

基于所述电压参考值获得所述底层控制器要向所述整流器子模块发出的PWM实时调制信号，

在根据并网功率因数指标确定输入电压幅值参考值的步骤中，

根据下式获得要控制的所述子模块的输入电压幅值参考值：

启动状态下，

运行状态下，

其中，V_i表述为第i个整流器模块的输入电压幅值参考值，V₀是上层控制器提供的初始启动电压值，在启动时和运行时分别设置为不同的数值，V₀在运行状态下根据可调的并网功率因数设置数值，V_g是实时电网电压幅值，V_g*是额定状态下电网电压幅值，N_few代表参与补偿电网电压波动的模块个数，取N_few≈10％N～20％N，N代表所述整流器模块的级联个数，为稳态下级联整流器和电网之间的相角差值。

2.如权利要求1所述的用于级联整流器的分层控制方法，其特征在于，

在根据从所述子模块的前端输入采集的电压和电流计算出所述子模块的当前有功功率，以确定输入电压的相角参考值的步骤中，

根据下式获得要控制的所述子模块的相角参考值和输入频率：

ω_i＝ω^*+k·(P_i-P_i^*)

δ_i＝∫ω_idt

其中，ω_i表示为第i个整流器模块的输入电压角频率参考值，δ_i表示为第i个整流器模块的相角参考值，ω*表示为电网的额定角频率，k是一个正的控制增益，P_i是输入功率参考，P_i*是由负荷功率决定的输入功率参考，为保证负荷侧直流电容电压平衡，P_i*设计为

其中，V_dci是第i个整流器模块的负荷侧电容电压，V*_dc是电容电压的额定参考值，P₀是额定的有功功率参考，k_p是比例控制系数，k_I是积分控制系数，s是拉普拉斯算子。