1.一种多台逆变器并联运行的多目标协调控制方法,其特征在于:具体包括如下步骤:步骤1,提出一种三相电流独立控制的并网电流均衡控制数字控制策略,根据该控制策略推导出并网电流均衡控制占空比表达式,同时对共模电压进行估计;
步骤2,采用一种基于并网电流均衡控制和占空比的中点电压平衡控制方法,推导出中点电压平衡控制的占空比表达式;
步骤3,在并网电流均衡控制数字控制策略的基础上,提出一种基于虚拟电感的环流抑制方法,推导出环流抑制的占空比表达式;
步骤4,分析步骤1~3所得的占空比表达式关系,实现对n台T型三电平逆变器并联系统协调控制。
2.根据权利要求1所述的一种多台逆变器并联运行的多目标协调控制方法,其特征在于:所述步骤1的具体过程为:
选取一台T型三电平并网逆变器建立数学模型,根据基尔霍夫电压定律,得到T型三电平并网逆变器的电压表达式为:
其中,uxo、ix、Lx表示单台T型三电平并网逆变器的x相的输出电压、电感电流和滤波电感,ex表示T型三电平并网逆变器x相的电网电压;uno表示共模电压;
假设T型三电平的中点电位是平衡的,则满足uc1=uc2=Udc/2,其中uc1和uc2分别是公共直流母线上、下电容电压;
忽略功率开关的死区时间和开关压降的影响,逆变器的输出电压表达式如下:uxo=dxUdc/2 (2);
其中,dx表示x相并网电流均衡控制的占空比,Udc表示直流母线电压;
当开关周期Ts为0.001s,采用正向差分法代替逆变器输出电流的微分算子,将(2)式带入(1)式可以得到:
其中,Ixref(n+1)表示第(n+1)时刻单台逆变器x相的参考电流,ix(n)表示第n时刻单台逆变器x相的并网电流均衡控制;
因此,一个周期内三相占空比da、db、dc由如下公式(4)进行计算:每个逆变器中的三相滤波电感相等,即La=Lb=Lc,共模电压uno通过公式(4)推导得出,假设uno在一个开关周期内具有线性变化,则推得如下公式(5)、(6):uno(n)=2uno(n‑1)‑uno(n‑2) (6);
其中,uno(n)表示第n时刻的共模电压;uno(n‑1)表示第(n‑1)时刻的共模电压;uno(n‑2)表示第(n‑2)时刻的共模电压;
结合公式(5)和公式(6)即可得出共模电压uno的估计值。
3.根据权利要求2所述的一种多台逆变器并联运行的多目标协调控制方法,其特征在于:所述步骤2的具体过程为:
若假设公共直流母线的上下电容相等,则有:C1=C2=C (7);
其中,C1、C2分别是公共直流母线的上、下电容;
设d0为补偿NPP波动的占空比,则加入NPP平衡控制后的各相占空比dx′表达式为:dx′=dx+d0 (8);
i0为流入中点的电流,满足下列表达式:其中,|dx′|表示dx′的绝对值,x=a,b,c;
将加入NPP平衡控制后的总占空比表达式写为式(10):其中,m1为调制指数且0≤m1≤1,ω表示电网的角速度;
假设三相电流为正弦波,则用式(11)表示三相电流:其中,I为相电流幅值, 是功率因数角;
为了使流入中点的电流为零,即i0=0,根据不同占空比和电流极性,在不同相角范围内根据式(8)~(11)可得到下列表达式:由于NPP平衡控制还与公共直流母线上下电容器之间的电压差有关,故将(12)进行修改,得到在中点电位平衡这一控制目标下的占空比表达式,如下公式(13)所示:其中△uc表示公共直流母线上下电容器之间的电压差。
4.根据权利要求3所述的一种多台逆变器并联运行的多目标协调控制方法,其特征在于:所述步骤3的具体过程为:
设并联逆变器的个数为k台,每一台逆变器并网电流均衡控制实际值的表达式如下公式(14)所示:
ix1、ix2、……、ixk表示第1台、第2台、.......、第k台T型三电平并网逆变器x相的电感电流;ixc1、ixc2、……、ixck表示第1台、第2台、.......、第k台并网逆变器第X项环流电流;Ixref1、Ixref2、……、Ixrefk表示第1台、第2台、.......、第k台逆变器x相的参考电流;
则每一台逆变器的数学模型表示为:其中,uxo1、uxo2、……、uxok表示第1台、第2台、……、第k台并网逆变器第X项输出电压;L1、L2、……、Lk表示第1台、第2台、……、第k台逆变器的电感;ix1、ix2、……、ixk表示第1台、第2台、……、第k台逆变器x相的并网电流均衡控制;
合并式(14)和(15)得到:
其中,ux1、ux2、……、uxk为第1台、第2台、……、第k台逆变器并网电流均衡控制参考值对应的电压,Δucx1、Δucx2、……、Δucxk为第1台、第2台、……、第k台逆变器对应的环流电压;
对于k台逆变器并联运行时的环流抑制,采用虚拟阻抗补偿和端口电压补偿相结合的方法,以零序分量注入方式实现环流抑制,于是可得第m台T型三电平逆变器的环流抑制占空比dzm如下:
式中,ixm、Ixrefm、ixcm分别表示第m台逆变器的x相并网电流均衡控制实际值、并网电流均衡控制参考值以及环流值,Lm是第m台逆变器的电感,m=1,2…,k;
在m=1时,满足L′1=L1;m≠1时 hm是电流均衡系数,Ixrefm‑peak是第m台逆变器并网电流均衡控制参考值的峰值。
5.根据权利要求4所述的一种多台逆变器并联运行的多目标协调控制方法,其特征在于:所述步骤4的具体过程为:
在k台T型三电平逆变器并联系统中,第m台逆变器的总占空比表达式为:dxsum=dx+d0+dzm (18);
其中,dx、d0和dzm分别表示x相并网电流均衡控制、中点电压平衡控制和环流抑制的占空比,dxsum是总占空比,m=1,2…,k;
在并网电流均衡控制、中点电压平衡控制及环流抑制三个控制目标下每台逆变器的总占空比会出现以下三种情况:
第一种情况:第m台逆变器的总占空比不超过1,即|dxsum|≤1,处于正常调制范围内,并网电流均衡控制、中点电压平衡控制及环流抑制三个占空比之间的关系由式(19)表示:第二种情况:总占空比超过1,即|dx|≥1且|dx+d0|>1,处于过调制情况;该种情况下并网电流均衡控制、中点电压平衡控制及环流抑制三个占空比之间的关系可以表示为:第三种情况:第m台逆变器的总占空比也超过1,即|dx|≥1且|dx+d0|≤1,也处于过调制情况,并网电流均衡控制、中点电压平衡控制及环流抑制三个占空比之间的关系表达式为: