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专利号: 2020101600910
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种级联型三相单相逆变器并联拓扑结构,其特征在于:一台级联型三相逆变器和一台级联型单相逆变器并联运行;

级联型三相逆变器为一种三相四线结构,包括直流部分,三相三桥臂及中性线、输出滤波电容及负载;所述直流部分包括一个直流电源和一个并联在直流电源两端的起短时间内稳压作用的稳压电容;所述三相三桥臂及中性线包括三相级联H桥和一条中性线,并且三相级联H桥和中性线构成星形连接;其中每个桥臂都包括n个串联的单相全桥变换器;每个单相全桥变换器前面都接有一个直流电源部分;所述输出滤波电容及负载包括三相滤波电感La、Lb、Lc,以及三相滤波电容Ca、Cb、Cc;三相滤波电感La、Lb、Lc的输入端分别与三相级联H桥的输出端相连接,三相滤波电感La、Lb、Lc的输出端与三相滤波电容Ca、Cb、Cc的输入端对应连接,滤波电容Ca、Cb、Cc的另一端采用星型连接;滤波电路的输出端与三相负载的输入端相连接,三相负载的输出端成星型连接,并且星型连接中性点与中性线的输入端连接;中性线的输出端与级联型三相逆变器星型连接的中点连接;

级联型单相逆变器包括n个单相H桥级联,并且输出端通过电感Ln1和电容Cn1进行滤波,电感Ln1的输入端和级联H桥的输出端连接,电感Ln1的输出端和滤波电容Cn1的输入端连接并且并联到三相负载的a相输入端,滤波电容Cn1的输出端和级联H桥的另一端连接并且连接到中性线上。

2.一种权利要求1的级联型三相单相逆变器并联拓扑结构的控制方法,其特征在于:控制器采用双层控制结构,上层采用无互联线的下垂控制;对于级联型三相逆变器下层控制采用分相控制,将三相逆变器分解为三个单相逆变器进行控制;对于级联型单相逆变器下层采用准PR控制;

级联型三相逆变器的控制过程如下,

使用电压采集器采集三相输出电压Ua、Ub、Uc,使用三相电流采集器采集输出的三相电流Ia、Ib、Ic,将采集到的每一相电压电流分别进行功率计算,得到三相有功 功率Pa、Pb、Pc和三相无功功率Qa、Qb、Qc;

将得到的三相有功功率Pa、Pb、Pc和三相无功功率Qa、Qb、Qc,通过下垂控制计算得到三相给定电压 具体计算公式如下:在得到给定电压 之后,与电压采集器采集到的三相电压Ua、Ub、Uc相减,把所得的结果作为准PR控制器的输入,准PR控制器的输出为级联型三相逆变器的三相调制波PWMa、PWMb、PWMc;

在得到三相调制波PWMa、PWMb、PWMc之后通过载波移相调制得到最终的开关管驱动波;

所述载波移相调制具体过程为设级联型三相逆变器有3n个单相全桥变换器组成,每一相有n个单相H桥变换器组成,每个单相H桥变换器采用三角波作为载波,并且每两个相邻的单相H桥变换器的三角载波相移 度;所得到的三角载波通过与上述的调制波PWMa、PWMb、PWMc作比较得到每个开关管的驱动PWM波;

级联型单相逆变器的控制过程如下,

使用电压采集器采集输出电压Uo、采用电流采集器采集输出电流Io,将采集到的电压电流通过功率计算得到有功功率Po和无功功率Qo;

将得到的有功功率Po和无功功率Qo,通过下垂控制计算得到给定输入电压 所述下垂控制具体公式如下:

在得到给定电压 之后,与电压采集器采集到的输出电压Uo相减,把所得的结果作为准PR控制器的输入,准PR控制器的输出为级联型单相逆变器的调制波PWMo;

在得到单相调制波PWMo之后通过载波移相调制得到最终的开关管驱动波PWMon;所述载波移相调制具体过程为设级联型单相逆变器有n个单相全桥变换器组成,每一相有n个单相H桥变换器组成,每个单相H桥变换器采用三角波作为载波,并且每两个相邻的单相H桥变换器的三角载波相移 度;所得到的三角载波通过与上述的调制波PWMo作比较得到每个开关管的驱动波PWMon。

3.根据权利要求2所述的一种级联型三相单相逆变器并联拓扑结构的控制方法,其特征在于:准PR控制器表达式如下: 其中,Kp表示比例系数,Kr表示谐振系数,ωc表示截止频率,ω0表示工频角频率。