[发明专利]一种用于减小直流侧电压二次波动的功率同步控制方法

说明书

技术领域

本发明功率变换器技术领域，涉及一种用于减小直流侧电压二次波动的功率同步控制方法。

背景技术

在过去的三十年中，电力电子技术从功率器件、控制芯片、产品应用等等方面都有了长足并全面的快速发展。而随着最近这些年新能源、分布式发电、智能电网等概念的研究和发展，越来越多的电力电子功率变换器应用到电网中。应用于电网的功率变换器按照输入输出类型总体可分为直接交流-交流型、交流-直流型和交流-直流-交流型。而对于高压大功率应用场合，由于现有硅器件单管处理高压的性能并不好或成本太高，实际采用的解决方案是采用功率器件的串并联结构或模块化的串并联结构。其中功率器件的串并联结构需要处理串并联器件之间的均压均流控制、驱动信号同步等等技术问题，并且对于器件的串并联数目有一定的限制，因此应用范围有限。

基于模块化串并联结构总体可分为二极管钳位（或飞跨电容）多电平结构和基于模块化级联H桥单元（或者2H桥单元、半桥斩波单元等）多电平结构。这两种模块化结构中，二极管钳位多电平结构对于电平数有限制，一般不超过五电平，而H桥结构则无此限制。

对于处理高压大功率场合而言，基于模块化级联H桥多电平结构是目前来讲比较可行的选择。而对于基于模块化H桥单元级联结构而言，每个H桥的直流侧会存在功率二次波动问题，从而导致直流侧电压二倍频波动。直流侧电压二倍频波动会导致功率器件所需承受电压电流应力上升，进而影响器件寿命，也会影响网侧电压电流THD值等等。因此需要对直流侧二次波动幅度进行控制。

发明内容

本发明的目的在于针对现有基于H桥串并联结构并包含内部直流侧的交流-直流-交流功率变换器的直流侧电压会产生二倍频波动，提供一种用于减小直流侧电压二次波动的功率同步控制方法，本方法能够有效利用现有装置，控制方法简单，无需而外的辅助装置。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于减小直流侧电压二次波动的功率同步控制方法，对基于H桥串并联结构的功率变换器，包含输入级、隔离级和输出级，对直流侧进行交流-直流-交流的变换；基于功率变换器负载侧输出电压初始相位角可任意设定的特性，对功率变换器进行以下操作：

通过设定功率变换器负载侧输出电压初始相位角，减小每相瞬时输入功率减去瞬时输出功率所得之差的幅值，以减小直流侧电容电压二倍频波动的幅值；

控制输入级的直流侧的电容电压达到预定的指令值，并控制输入电压和电流实现同相位；隔离级控制输出级的直流侧的电容电压达到预定的指令值；输出级实现输出电压的调节及每个并联模块的均流控制，在得到待设定的功率同步角β^*之后，使得功率变换器负载侧输出电压初始相位角为所设定的输出电压初始相位角。

所述的功率变换器负载侧输出电压初始相位角的设定为：

1）当电网通过功率变换器向负载供电时，通过电网侧锁相环锁定三相电网的相位，从而给输出电压初始相位角β；

2）当输电系统经过暂态进入稳态时，通过负载侧电流传感器测得负载的三相电流信息，依据负载的三相电流信息计算得到对应三相负载的电流幅值I_u、I_v、I_w及功率因数角

3）在得到三相负载电流幅值和功率因数角信息后，计算对应的功率同步角β₁^*：

β1*=1/2arctan(Anum/Bden);]]>

其中：

4）将功率同步角β₁^*与输出电压初始相位角β作和得到功率同步角β^*；以功率同步角β^*作为功率变换器负载侧输出电压初始相位角。