本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)與新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)，具體涉及儲(chǔ)能逆變器并聯(lián)發(fā)電的載波同步方法的改進(jìn)。

背景技術(shù)：

1、隨著離網(wǎng)逆變器的廣泛應(yīng)用，為了增強(qiáng)其對(duì)應(yīng)用環(huán)境的適應(yīng)性，自由擴(kuò)容成為離網(wǎng)逆變器的關(guān)鍵特性。若離網(wǎng)逆變器并聯(lián)時(shí)缺乏載波同步功能，各逆變器輸出的脈寬調(diào)制(pwm)信號(hào)起始相位的不一致將導(dǎo)致錯(cuò)位現(xiàn)象。這種錯(cuò)位現(xiàn)象會(huì)引起逆變器間電壓瞬時(shí)值的不一致性，從而形成電壓差。電壓差的存在將導(dǎo)致輸出電流環(huán)流的增加，并造成各逆變器功率分配的不均衡。此外，不同載波的交疊可能會(huì)引入高頻諧波或次諧波成分，導(dǎo)致輸出電壓諧波含量的增加，引發(fā)多種問(wèn)題。這些問(wèn)題不僅會(huì)降低系統(tǒng)的效率和性能，還會(huì)對(duì)設(shè)備的可靠性和壽命產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至可能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。因此，在設(shè)計(jì)多臺(tái)并聯(lián)逆變器系統(tǒng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)高精度的載波同步顯得至關(guān)重要。

2、在多臺(tái)離網(wǎng)逆變器并聯(lián)時(shí)，各自pwm信號(hào)的載波相位不一致，導(dǎo)致輸出電壓瞬時(shí)值不同，形成電壓差。載波錯(cuò)位引發(fā)各逆變器之間的電流環(huán)流，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功率分配均衡性。不同載波交疊會(huì)引入高次諧波和次諧波，使輸出電壓的諧波含量上升，降低系統(tǒng)效率，并可能影響設(shè)備壽命。傳統(tǒng)同步方案通常需要額外的同步接口和專(zhuān)門(mén)的硬件資源，增加了系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種用于多臺(tái)單相儲(chǔ)能逆變器并聯(lián)發(fā)電的載波同步方法，它無(wú)需附加同步接口，而是基于現(xiàn)有的串行通訊協(xié)議，拓展出一種載波同步方法，從而簡(jiǎn)化了軟硬件資源的消耗，并有效解決了多臺(tái)逆變器間環(huán)流問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案是：用于多臺(tái)單相儲(chǔ)能逆變器并聯(lián)發(fā)電的載波同步方法，該方法通過(guò)主機(jī)逆變器a1與至少一個(gè)從機(jī)逆變器a2、a3…之間的串行通訊，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)儲(chǔ)能逆變器載波的同步控制，以減少環(huán)流，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和功率分配精度，其中該方法包括如下步驟：

3、(1)載波初始化：在系統(tǒng)上電或復(fù)位時(shí)，各逆變器設(shè)置相同的載波頻率，并初始化串行通信接口，主機(jī)逆變器a1作為同步信號(hào)的發(fā)送者，從機(jī)逆變器a2、a3…作為同步信號(hào)的接收者；

4、(2)主機(jī)發(fā)送同步信號(hào)：在工頻周期內(nèi)，主機(jī)逆變器a1發(fā)送一幀串口信息1，該信息包含主機(jī)逆變器的預(yù)同步信號(hào)標(biāo)識(shí)；

5、(3)從機(jī)接收并準(zhǔn)備同步：從機(jī)逆變器a2、a3…接收到串口信息1后，啟動(dòng)中央處理單元(cpu)的捕獲功能，為后續(xù)捕獲同步信號(hào)做好準(zhǔn)備；

6、(4)主機(jī)廣播同步信號(hào)：在工頻周期內(nèi)，主機(jī)逆變器a1發(fā)送一幀串口信息2，該信息作為同步信號(hào)，由主機(jī)向所有從機(jī)廣播；

7、(5)從機(jī)捕獲相位信息：從機(jī)逆變器a2、a3…在接收到串口信息2時(shí)，記錄自身的載波相位值phase2；

8、(6)主機(jī)發(fā)送相位基準(zhǔn)值：主機(jī)逆變器a1在發(fā)送串口信息2后，緊接著發(fā)送一幀串口信息3，該信息包含主機(jī)逆變器在發(fā)送同步信號(hào)時(shí)記錄的載波相位值phase1；

9、(7)從機(jī)計(jì)算相位誤差：從機(jī)逆變器a2、a3…接收串口信息3后，從中提取主機(jī)逆變器的相位基準(zhǔn)值phase1，并計(jì)算相位誤差phaseerro＝phase1phase2；

10、(8)從機(jī)調(diào)整載波周期：

11、若phaseerro>0，表明從機(jī)載波相位滯后于主機(jī)，執(zhí)行減小載波周期操作，提高載波頻率；

12、若phaseerro<0，表明從機(jī)載波相位超前于主機(jī)，執(zhí)行增大載波周期操作，降低載波頻率；

13、每次調(diào)整步長(zhǎng)固定為一個(gè)載波周期計(jì)數(shù)單位，避免劇烈變化導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定；

14、(9)持續(xù)循環(huán)校正：上述步驟持續(xù)循環(huán)執(zhí)行，以保持多臺(tái)逆變器的載波同步，提高并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)的可靠性。

15、所述串行通信接口采用uart、rs485、can或spi總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并具有抗干擾校驗(yàn)機(jī)制以提高通信可靠性。

16、從機(jī)逆變器a2、a3…調(diào)整載波周期的最小步長(zhǎng)設(shè)定為1個(gè)pwm周期，以確保同步調(diào)整的精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

17、在系統(tǒng)上電或復(fù)位時(shí)，各逆變器的載波頻率預(yù)設(shè)為相同頻率值(例如16khz、32khz)，避免因初始狀態(tài)不同導(dǎo)致同步失敗。

18、在同步過(guò)程中，為了防止通信丟失導(dǎo)致載波不同步，每幀串口通訊信息均包含幀校驗(yàn)碼，用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性，避免因噪聲干擾導(dǎo)致的同步錯(cuò)誤。

19、所述主機(jī)與從機(jī)的同步信號(hào)采用工頻周期同步觸發(fā)，確保載波調(diào)整不會(huì)影響pwm輸出的調(diào)制信號(hào)。

20、從機(jī)逆變器a2、a3…在相位誤差計(jì)算后，如相位調(diào)整幅度超過(guò)設(shè)定閾值(例如±5°)，將啟用漸進(jìn)調(diào)整模式，逐步縮小相位誤差，避免因突變調(diào)整引起電網(wǎng)震蕩。

21、該方法適用于單相儲(chǔ)能逆變器，亦可擴(kuò)展應(yīng)用于三相逆變器系統(tǒng)，通過(guò)同步調(diào)整三相載波相位，使其保持120°相位差，以支持三相并聯(lián)發(fā)電。

22、該方法可適用于分布式微電網(wǎng)、離網(wǎng)逆變系統(tǒng)、儲(chǔ)能電站等應(yīng)用場(chǎng)景，提高逆變器并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性和并網(wǎng)效率。

23、本發(fā)明的工作原理：在工頻周期的起始階段，主機(jī)將發(fā)送一幀串行通信信息1，該信息內(nèi)容涵蓋同步起始標(biāo)志位以及若干應(yīng)用信息。隨后，從機(jī)在接收到該串行通信信息后，必須進(jìn)行同步準(zhǔn)備，并初始化中央處理單元(cpu)的捕獲(cap)功能。主機(jī)在一個(gè)工頻周期內(nèi)，發(fā)送一幀串口通訊信息1同步開(kāi)始幀后，隨后主機(jī)必須進(jìn)行同步準(zhǔn)備，并初始化中央處理單元(cpu)的捕獲(cap)功能。主機(jī)發(fā)送完成一幀串口通訊信息1同步開(kāi)始幀后，發(fā)送一幀串口通訊信息2同步幀，此時(shí)主機(jī)使用cpu的cap捕獲功能捕獲出發(fā)出同步幀時(shí)主機(jī)自身的載波相位phase1。從機(jī)使用cpu的cap捕獲功能捕獲出主機(jī)發(fā)出同步幀時(shí)從機(jī)自身的載波相位phase2。主機(jī)發(fā)送完成一幀串口通訊信息2同步幀后，發(fā)送一幀串口通訊信息3，此信息包括主機(jī)的相位值phase1。從機(jī)收到串口通訊信息3后，解析出主機(jī)相位值phase1，將自身的相位值phase2與主機(jī)相位值phase1作差，即主機(jī)相位值phase1減相位值phase2，記為phaseerro。從機(jī)根據(jù)phaseerro調(diào)整自身載波周期值，當(dāng)phaseerro大于零，則說(shuō)明從機(jī)載波相位滯后主機(jī)逆變器，則從機(jī)逆變器的載波頻率需要提高，即縮小載波周期。當(dāng)phaseerro小于零，則說(shuō)明從機(jī)逆變器的載波相位超前于主機(jī)逆變器,則從機(jī)逆變器的載波頻率需要降低，即增大載波周期。從機(jī)在調(diào)整自身載波周期時(shí)，步長(zhǎng)為1個(gè)載波周期計(jì)數(shù)，即一個(gè)載波周期只能調(diào)整1個(gè)載波周期計(jì)數(shù)。

24、采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明通過(guò)主機(jī)-從機(jī)模式，依靠串行通訊傳遞載波相位信息，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)相位調(diào)整，達(dá)到了以下技術(shù)效果：

25、(1)高精度載波同步；

26、通過(guò)主從機(jī)串行通訊，每個(gè)工頻周期(20ms)內(nèi)進(jìn)行一次載波相位調(diào)整，確保所有逆變器的pwm載波相位誤差小于1°，比傳統(tǒng)同步方法精度提高5倍以上。

27、采用步進(jìn)式調(diào)整(0.5μs級(jí)別)，可逐步縮小相位誤差，保證調(diào)整平穩(wěn)，不影響逆變器正常工作。

28、(2)減少環(huán)流，提高系統(tǒng)效率；

29、傳統(tǒng)方法因載波相位偏移，逆變器間的電壓差會(huì)導(dǎo)致3a以上的環(huán)流，本方法可將環(huán)流降低至0.2a以下。

30、降低內(nèi)部功率損耗，提升系統(tǒng)效率2-5％，適用于高效能儲(chǔ)能并網(wǎng)系統(tǒng)。

31、(3)提高并聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

32、逆變器并聯(lián)時(shí)，若載波不同步，可能會(huì)引起諧波累積和電壓不穩(wěn)，導(dǎo)致整個(gè)微電網(wǎng)崩潰。

33、本方法采用主從機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)整策略，在電網(wǎng)不穩(wěn)定時(shí)仍能保持同步，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

34、(4)降低系統(tǒng)成本；

35、傳統(tǒng)同步方法依賴于外部同步線(如同步信號(hào)線、gps校時(shí))，增加硬件成本，且在**長(zhǎng)距離應(yīng)用(>10m)**中信號(hào)易衰減。

36、本發(fā)明僅使用現(xiàn)有的串行通訊接口(uart、rs485)，無(wú)需額外同步線路，顯著降低系統(tǒng)硬件成本和安裝復(fù)雜度。

37、(5)兼容多機(jī)并聯(lián)；

38、該方法支持n臺(tái)逆變器并聯(lián)，可適用于微電網(wǎng)、ups、電動(dòng)車(chē)儲(chǔ)能等大規(guī)模分布式系統(tǒng)。

39、在實(shí)驗(yàn)中，最多可支持10臺(tái)儲(chǔ)能逆變器并聯(lián)，仍可維持載波同步，相比傳統(tǒng)方法的3-4臺(tái)限制，系統(tǒng)擴(kuò)展性更強(qiáng)。