一种基于串联电感的兆瓦级大功率模块并联控制方法

摘要

本发明公开了一种基于串联电感的兆瓦级大功率模块并联控制方法，包括串联电感、模块功率下垂控制及电压并联控制。串联电感接于各变流模块输出端，抑制变流系统并联时的环流；模块功率下垂控制则实现变流器模块间无通信线的功率分配；电压并联控制则控制变流系统的输出电压，降低输出电压谐波，提高供电质量。本发明能保证多个变流器并联时的稳定运行，并联产生的环流小，变流系统输出电压谐波含量少，供电质量高。

主权项

一种基于串联电感的兆瓦级大功率模块并联控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)每个大功率模块由两个变流器组成，每个大功率模块接电网的变流器工作于整流模式，输出稳定的直流电压u_d；另一个变流器工作于逆变模式，输出高质量的交流电压；处于逆变模式的变流器采用功率下垂控制实现模块间的功率分配；功率下垂控制包括：检测逆变模式的变流器输出电压和电流，计算其输出的有功功率P和无功功率Q：$\begin{array}{c}P=\frac{3}{2}(i_d{u}_d+i_q{u}_q)\\ Q=\frac{3}{2}(i_d{u}_q-i_q{u}_d)\end{array}---\left(1\right)$式中i_d、i_q、u_d和u_q为经过三相abc转成dq坐标变换后的逆变模式变流器输出电流和电压；由式(1)计算得到的瞬时有功功率和无功功率经由一阶低通滤波器得到功率下垂控制的输入有功功率P'和无功功率Q'：$P^{\prime }=\frac{{\omega }_o}{s+{\omega }_o}P---\left(2\right)$$Q^{\prime }=\frac{{\omega }_o}{s+{\omega }_o}Q---\left(3\right)$其中s为拉氏函数符号，w_o为一阶低通滤波器的截止频率；有功功率P'和无功功率Q'分别与给定有功功率P_r'和给定无功功率Q_r'做差，得到的有功功率和无功功率偏差分别与下垂系数d_p和d_q相乘，再与给定的频率信号和电压信号相加得到各大功率模块功率下垂控制的电压幅值指令V_r和角频率信号指令ω_r：ω＝ω_r+(P'_r‑P')d_p  (4)V＝V_r+(Q'_r‑Q')d_q  (5)2)电压幅值指令V_r和角频率信号指令ω_r按三相正弦变换合成三相电压控制环的输出电压指令；得到输出电压指令信号后，将输出电压指令信号、反馈电压信号和电流信号进行坐标变换；3)将输出电压指令信号和反馈电压信号之差，即电压误差信号作为电压并联控制的输入，电压并联控制的输出为变流器的调制波；电压并联控制由电压重复控制与电压谐振控制叠加构成，电压指令信号和反馈电压信号之差经电压重复控制得到调制波信号u_o1，电压指令信号和反馈电压信号之差经电压谐振控制器得到输出电流控制指令，输出电流控制指令与反馈电流信号作差经电流控制器调节得到调制波信号u_o2，调制波信号u_o1和调制波信号u_o2相加得到最终的调制信号指令u_o；实现能量回馈，将多余能量回收至电网。