[发明专利]一种实现两台并联运行逆变器主从机无缝切换控制方法

说明书

本发明公开了属于电力电子技术领域的一种实现两台并联运行逆变器主从机无缝切换控制方法，具体说是基于占空比同步的电力电子变压器主从切换控制方法。所述两台并联运行的逆变器系统，其中一台逆变器称为主机，另一台称为从机，其中主机采取三相独立的电压PR控制方法，从机采取两相旋转坐标系下的PI控制方法，主从切换时，两台并联逆变器同时改变控制器模式，通过占空比跟随和初始值给定方法实现主从机；的无缝切换；保证两台逆变器切换时序按照设计的“主机先切换，从机再切换”的时序进行；实验和仿真结果表明，该方法在不影响稳态性能的前提下，提升了系统主从切换瞬间的稳定性，为电力电子变压器集群运行提供了技术支撑。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域。特别涉及一种实现两台并联运行逆变器主从机无缝切换控制方法，具体说是基于占空比同步的电力电子变压器主从切换控制方法。

背景技术

受到温室效应、环境污染和化石能源危机的影响，新能源正在逐渐成为主要的电力来源。相较于传统的集中式的火力发电，光伏、风能等新能源发电在地理上具有分散性，在时间上具有间歇性，在发电出力上具有随机性，容易对电网产生冲击。由电力电子变换器构成的微网，由于具有灵活性和多种辅助功能，正在成为主要的新能源接入公共电网的方式。

在构成交流微网的结构中，主从式结构和对等式结构为最主要的两种结构。以图1所示的两台并联运行的逆变器系统为例，如果其中一台逆变器的控制对象为输出电压，通常称为主机，另一台或多台逆变器的控制目标为输出功率，通常称为从机，那么这样的微网结构就是主从式结构。如果图中逆变器的控制选取相同的控制策略，那么每台逆变器的地位是相同的，无主从之分，也就是对等式的微网结构。主从式和对等式的微网结构目前都有广泛的应用。由于主从式的结构中，只有一台主机负责维持公共连接点的电压稳定，如果主机出现故障或者需要检修，那么就需要有其他逆变器切换工作模式，由从机变为主机，也就是本文所提到的主从切换。

主从切换不对逆变器的电路结构和控制器进行更换，只是对控制器内部的控制算法进行更改，因此理论上可以做到不停机情况下主机和从机身份的无缝转换。针对主从机切换控制方法，现有的研究思路主要是通过对主机和从机控制器的控制结构进行精细的设计，使得两种控制方法具有相似的控制结构，在进行切换时部分控制环节保持不变，利用控制器的惯性来实现两种控制结构的无缝切换。但是由于这种方法对两种模式下的控制结构有较高一致性要求，因此限制了其他控制策略的使用。

从控制器和主电路的角度来看，主电路在切换瞬间的状态一定是连续的，而控制器是数字化的离散系统，在切换后可以通过设置控制器内部积分器初值的方式，使得切换前后控制器的输出也能保持连续，由于主电路状态量在切换瞬间不发生突变，所以可以保证切换瞬间控制器的误差输入基本为零，输入和输出与切换前匹配，因此可以认为立刻进入稳态，从而避免了切换瞬间的电压电流波动。

针对主从式微网逆变器，主机选取三相独立的电压PR控制方法、从机选取旋转坐标系下的电流PI控制方法，设计了一套基于输出占空比同步的主从机平滑切换控制方法。该方法的核心是通过在切换前让主机的电压控制器的输出跟随从机的功率控制器输出，实现切换瞬间主机的电压控制器输出状态连续；切换瞬间给从机的功率控制器赋初始值的方式，实现切换瞬间从机控制器输出状态连续。该方法可以提升主从切换瞬间的电压电流稳定性，并且不依赖于两种控制结构之间的一致性，以适用于一台2MW的电能路由器低压交流端口的主从切换。

发明内容