一種無主從自均流逆變器并聯(lián)裝置的設(shè)計

摘要：設(shè)計了一種無主從自均流逆變器并聯(lián)運行裝置，在逆變器并聯(lián)模型分析基礎(chǔ)上得出了并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流的產(chǎn)生與各逆變器輸出有功功率、無功功率與逆變電壓相位、幅值間的關(guān)系，并結(jié)合快速有功、無功功率計算方法和CAN總線通訊應(yīng)用實現(xiàn)了3臺逆變器間無主從并聯(lián)的穩(wěn)定運行及帶電熱插拔過程自動均流的穩(wěn)定運行。同時給出了系統(tǒng)控制策略和器件選型參數(shù)，以達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)運行的控制目標(biāo)。最后，通過實驗驗證了裝置及其控制策略的可行性。
關(guān)鍵詞：逆變器；并聯(lián)系統(tǒng)；自均流；環(huán)流功率

1 引言
逆變器并聯(lián)運行是提高系統(tǒng)可靠性和擴(kuò)大系統(tǒng)容量的一種有效途徑，廣泛應(yīng)用于不間斷電源。逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的模塊化、易擴(kuò)展、高可靠性、大功率是未來研究的發(fā)展趨勢。
此處設(shè)計的無主從自均流模塊逆變器并聯(lián)僅需檢測各自輸出的電壓、電流及電網(wǎng)電源電壓相位和頻率，即可達(dá)到各模塊輸出電壓同步和功率均分控制。模塊間無主從之分，信號交流通過CAN總線傳遞，這樣可盡量少地接收到干擾信號，提高系統(tǒng)可靠性。該裝置采用DSP進(jìn)行主要控制，F(xiàn)PGA輔助控制，系統(tǒng)響應(yīng)快速，各逆變器之間進(jìn)行熱插拔不影響其余在線逆變器的穩(wěn)定運行，從而實現(xiàn)無主從逆變器并聯(lián)穩(wěn)定運行和自動均流的目的。

2 逆變器并聯(lián)均流策略
2．1 主電路拓?fù)?br /> 此處設(shè)計的無主從自均流逆變器并聯(lián)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示，主電路由兩個全橋電路組成，第1個全橋H1對電網(wǎng)進(jìn)行單位功率因數(shù)整流AC／DC，對電網(wǎng)污染少；第2個全橋H2進(jìn)行DC／AC并聯(lián)輸出電壓控制對負(fù)載供電，并保證各并聯(lián)逆變器均分負(fù)荷且相互間無環(huán)流。Ls為電網(wǎng)側(cè)工頻電感，Cs為電網(wǎng)輸入側(cè)電容。直流濾波電容C構(gòu)成直流電壓的支撐環(huán)節(jié)，負(fù)載端采用T型濾波器Lo，Co，L1，系統(tǒng)并聯(lián)向負(fù)載供電。

2．2 均流策略分析
圖2示出兩個逆變器并聯(lián)的等效模型，多個逆變器模型與其類似，其中，u1，u2為逆變器1，2的空載電壓，i1，i2為逆變器1，2的輸出電流，Z1，Z2為逆變器1，2的等效輸出阻抗，一般可近似等效為電抗，即Z1=Z2=jX，uo，io，Zo分別為并聯(lián)母線的負(fù)載電壓、負(fù)載電流和負(fù)載阻抗，且u1，u2與uo的相位差分別為φ1，φ2，即u1=U1∠φ1，u2=U2∠φ2，uo=Uo∠0°。