[发明专利]分布式并网逆变系统全局同步脉宽调制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式并网逆变系统全局同步脉宽调制系统及方法。

背景技术

分布式并网逆变系统的作用是通过并网逆变器将分布式电源接入电网。为减少并网逆变器输出谐波对电网的影响，现有专利提出了很多方法，但这些方法的研究对象都是单个逆变器，仅仅能够减少一个逆变器的谐波。

通常情况下，各并网逆变器分布在不同的位置，如图1所示，每个并网逆变器都由自己的控制器独立控制，向电网发送或吸收功率。通过脉宽调制方法可以控制逆变器的输出波形质量。虽然每个逆变器都将自己输出电流的谐波总畸变率控制在允许的范围以内以满足国标要求，但当很多逆变器连接到公共并网点或局域电网时，由于各个逆变器脉宽调制波间不满足能够使谐波电流在逆变器之间相互抵消的相位关系，电网总的电流谐波处于无序叠加状态，电网谐波叠加的结果不得而知，可能会更加严重，也可能会相互抵消一部分。

如图2所示，为表示方便，图2中将逆变器拆分成控制器与功率电路两部分，并省略分布式电源。每个逆变器输出电流的总谐波畸变小于某个确定的值，即THD_m<X_m%(m=1,2……N)，各个逆变器由控制器独立控制，各个逆变器脉宽调制波间不满足能够使谐波电流在逆变器之间相互抵消的相位关系，即图2中t(m)-t(1)=?为不确定的值，无序叠加的电流谐波可以使电网电流的总谐波畸变率超出电网要求，即图2中THD<?表示总谐波畸变不确定，或者当线路阻抗较大时，可以引起公共并网点电压畸变，带来严重的电能质量问题。现有专利仅能减少一个逆变器输出电流谐波而不能控制公共并网点注入电网电流谐波的问题，有文章提到了不同逆变器的同步，但都是针对同一地点并联运行逆变器间在工频量上的同步，没有提到谐波消除的问题，本专利提出一种全局同步脉宽调制方法，通过对分布在不同地点的逆变器进行全局脉宽调制，能够有效减少公共并网点注入电网的电流谐波。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种分布式并网逆变系统全局同步脉宽调制系统及方法，它具有能够消除逆变器谐波电流无序叠加的问题，并能使谐波电流在各个分布式逆变器之间相互抵消的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种分布式并网逆变系统全局同步脉宽调制系统，包括主控单元和位于不同地理位置的若干个并网逆变器，每个所述并网逆变器均与分布式电源连接，每个并网逆变器均通过公共并网点与电网连接，所述主控单元与所有的并网逆变器通信，所述主控单元接收各个并网逆变器的信息，确定全局同步策略后，将包含全局同步策略的全局同步信号分别发送给各个并网逆变器，各个并网逆变器利用全局同步信号调整自己的脉宽调制波相位，以达到各个并网逆变器脉宽调制波之间能够满足谐波抵消的相位差，从而抵消各个并网逆变器注入电网的谐波电流。

一种分布式并网逆变系统全局同步脉宽调制系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤（1a）：主控单元接收各个并网逆变器的信息，确定各个分布式并网逆变系统的全局同步策略；即确定在所有参与全局脉宽调制的N个逆变器中各逆变器m_a的脉宽调制波时刻t(m_a)'与任意指定的参考逆变器1脉宽调制波时刻t(1)'的时间差Δt(m_a)，m的取值范围是2至N，a表示逆变器不分组；Δt(m_a)＝t(m_a)'-t(1)'；由于脉宽调制波的脉冲有一定宽度，统一取脉冲中点的时刻为脉宽调制波时刻；所述逆变器1任意指定，逆变器脉宽调制波是不断重复的，要指定一个逆变器的脉宽调制波作为参考；

步骤（2a）：主控单元根据步骤（1a）的全局同步策略和各并网逆变器的时钟精确程度，确定每次同步的时间间隔，判断是否到达发送时间，如果到达发送时间，主控单元就向并网逆变器发送相应的全局同步信号进入步骤（3a）；如果未到达发送时间，就返回步骤（1a）；

步骤（3a）：

各个并网逆变器在接收到主控单元的全局同步信号后,仅仅改变并网逆变器自己的脉宽调制波的输出时刻，脉宽调制波中的脉冲宽度不变，使得各个逆变器的脉宽调制波与逆变器1的脉宽调制波之间满足Δt(m_a)的时间差；最终各个逆变器的脉宽调制波之间的相位差满足同步单元所要求的能够让逆变器的谐波电流在逆变器之间相互抵消的相位差，从而抵消各个并网逆变器注入电网的谐波电流。

一种分布式并网逆变系统全局同步脉宽调制系统的工作方法，包括以下步骤：