基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法

本发明涉及电力线通信技术、电力电子并联系统控制，特别是一种基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法。

背景技术：

1、随着光伏、风电等分布式清洁能源得到了广泛应用，储能设备和电动汽车等新型负荷也大量接入电网。这些新型源荷设备的快速发展，不仅改变了配电网中能量的流动方向，也影响了其时空分布。伴随功率半导体技术的进步，基于电力电子化设备的交直流混合配电系统逐渐成为应对有源配电网中多向多能流控制的有效解决方案。作为能源互联网中的关键枢纽，电力电子变换器具有双向能量流动、灵活调节潮流、故障隔离等功能，近年来受到越来越多的关注。同时，由于配电网的优化运行通常涉及多个变换器协同控制，因此变换器之间需要具备外部通信和数据传输的功能。

2、目前，多变换器间的协同通常依赖专门的通信设备及链路，或通过下垂控制方式，通过感知频率和电压的变化来实现简单的功率分配。电力电子装置不仅具备功率的调制功能，同时还具备了信息调制功能，因而电力电子装置在实现电能转换与控制的同时也能实现传输信息的功能。通过能量-信息一体化传输（eit）技术，可以实现“软件替代硬件”，能够有效降低电力系统通信设备成本、同时提高通信可靠性。

3、功率信号双载波调制（psdm）技术已经在直流微网得到广泛的研究，在直流微网内无需额外装置，低成本地实现了点对点信号的有效信号传输。但目前对于交流微网系统的eit技术研究较少，在多电力电子变换器并联的交流系统中使用psdm技术，由于叠加的信号载波的频率幅值的不同，势必会产生瞬时电压差，因而会导致系统内部产生高频通信环流，可能影响交流系统的通信质量和功率均分性能，因此，提出一种基于虚拟阻抗的交流eit系统高频环流抑制方法具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法，以降低系统环流、改善功率均分性能，并提升系统通信可靠性和运行稳定性。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、根据本发明提出的一种基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法，应用于至少两台并联运行的单相h桥逆变器构成的并联逆变器系统中，单相h桥逆变器在控制环节中叠加经调制的信息载波以实现能量与信息一体化通信；包括如下步骤：

4、步骤s1：建立采用信息载波调制的并联逆变器系统等效输出模型，得到各单相h桥逆变器的等效输出电压和等效输出阻抗，根据不同单相h桥逆变器的等效输出电压和等效输出阻抗之间的差异，分析并联逆变器系统中由线路参数不一致引起的基频环流以及由信息载波调制引起的高频环流；

5、步骤s2：根据各并联运行的单相h桥逆变器到负载处的输电线路阻抗差异、等效输出阻抗以及通信载波频率，分别确定基频虚拟阻抗和高频虚拟阻抗；

6、步骤s3：对每台单相h桥逆变器的输出电流进行采样，并通过数字带通滤波器提取第i台单相h桥逆变器输出电流的基频电流分量和通信载波对应的高频电流分量；

7、步骤s4：将基频电流分量与基频虚拟阻抗相乘形成基频虚拟压降反馈量，将高频电流分量与高频虚拟阻抗相乘形成高频虚拟压降反馈量，并将基频虚拟压降反馈量和高频虚拟压降反馈量分别引入单相h桥逆变器的控制反馈回路，以实现对基频环流和高频环流的协同抑制。

8、作为本发明所述的一种基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法进一步优化方案，单相h桥逆变器采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略，并采用spwm调制方式。

9、作为本发明所述的一种基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法进一步优化方案，信息载波调制采用功率数据双载波调制psdm技术，将二进制数据信号调制为高频正弦信号后叠加于工频功率参考波形中，并通过pwm调制实现发送。

10、作为本发明所述的一种基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法进一步优化方案，步骤s3中数字带通滤波器的中心频率根据阶次参数q确定，数字带通滤波器的阶次参数q表示待提取电流分量相对于基频频率的归一化频率，当q=1时通过数字滤波器提取基频电流分量，当q=k时通过数字滤波器提取高频电流分量，，k为通信载波频率与基频频率之比， 为通信载波频率，为交流系统基频频率。

11、作为本发明所述的一种基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法进一步优化方案，基频虚拟阻抗和高频虚拟阻抗均包括阻性分量和感性分量；其中，阻性分量用于补偿并联运行的单相h桥逆变器之间的线路阻抗差异，感性分量用于补偿单相h桥逆变器等效输出阻抗中的感性成分。

12、作为本发明所述的一种基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法进一步优化方案，高频虚拟阻抗与基频虚拟阻抗满足，且，其中为高频虚拟阻抗调整系数。

13、作为本发明所述的一种基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法进一步优化方案，高频虚拟阻抗调整系数根据通信载波频率进行设置，满足：

14、其中，为预设比例系数，为通信载波频率与基频频率之比，为通信载波频率，为交流系统基频频率。

15、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

16、（1）本发明在逆变器控制反馈回路中同时设置基频虚拟阻抗和高频虚拟阻抗，能够针对线路阻抗不一致引起的基频环流和信息载波调制引起的高频环流分别形成抑制作用，实现分频段协同抑制。

17、（2）本发明通过数字带通滤波器分别提取基频电流分量和高频电流分量，使虚拟阻抗反馈仅作用于对应频段，降低了高频反馈支路对基频功率控制环节的耦合影响。

18、（3）本发明根据通信载波频率设置高频虚拟阻抗调整系数，使高频虚拟阻抗能够适应不同通信载波频率下的环流抑制需求，有利于提高能量-信息一体化通信的可靠性。

19、（4）本发明无需额外增加独立环流抑制装置，可利用单相h桥逆变器原有采样与控制资源实现，具有结构简单、易于嵌入现有控制系统的特点。

20、（5）本发明能够降低系统环流、改善功率均分性能，并提升系统通信可靠性和运行稳定性。

1.一种基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法，其特征在于，应用于至少两台并联运行的单相h桥逆变器构成的并联逆变器系统中，单相h桥逆变器在控制环节中叠加经调制的信息载波以实现能量与信息一体化通信；包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法，其特征在于，单相h桥逆变器采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略，并采用spwm调制方式。

3.根据权利要求1所述的一种基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法，其特征在于，信息载波调制采用功率数据双载波调制psdm技术，将二进制数据信号调制为高频正弦信号后叠加于工频功率参考波形中，并通过pwm调制实现发送。

4.根据权利要求1所述的基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法，其特征在于，步骤s3中数字带通滤波器的中心频率根据阶次参数q确定，数字带通滤波器的阶次参数q表示待提取电流分量相对于基频频率的归一化频率，当q=1时通过数字滤波器提取基频电流分量，当q=k时通过数字滤波器提取高频电流分量，，k为通信载波频率与基频频率之比， 为通信载波频率，为交流系统基频频率。

5.根据权利要求1所述的基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法，其特征在于，基频虚拟阻抗和高频虚拟阻抗均包括阻性分量和感性分量；其中，阻性分量用于补偿并联运行的单相h桥逆变器之间的线路阻抗差异，感性分量用于补偿单相h桥逆变器等效输出阻抗中的感性成分。

6.根据权利要求5所述的基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法，其特征在于，高频虚拟阻抗与基频虚拟阻抗满足，且，其中为高频虚拟阻抗调整系数。

7.根据权利要求6所述的基于能量-信息一体化变换器的并联系统环流抑制方法，其特征在于，高频虚拟阻抗调整系数根据通信载波频率进行设置，满足： ；