逆變器并聯(lián)系統(tǒng)開關(guān)環(huán)流的研究

對(duì)于開關(guān)環(huán)流與系統(tǒng)參數(shù)之間的相互關(guān)系，下面按具體參數(shù)給予詳細(xì)分析。
3．1 開關(guān)環(huán)流與載波相位差的關(guān)系
開關(guān)環(huán)流的大小與逆變器并聯(lián)系統(tǒng)一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)處于開關(guān)不同步狀態(tài)的時(shí)間段的長短有關(guān)。圖5a為Lx取值不同情況下，兩逆變器模塊的載波相位差△φ與開關(guān)環(huán)流的對(duì)應(yīng)關(guān)系?？梢姡_關(guān)環(huán)流的最大峰峰值Ih與△φ成正向相關(guān)的關(guān)系，△φ越大，Ih越大。為了抑制開關(guān)環(huán)流，應(yīng)盡可能對(duì)逆變器模塊載波進(jìn)行同步控制。
3．2 開關(guān)環(huán)流與諧振回路參數(shù)的關(guān)系
通過對(duì)圖1中并聯(lián)系統(tǒng)電路的分析可發(fā)現(xiàn)，將逆變器模塊的輸出電容與Lx構(gòu)成了一個(gè)LCC串聯(lián)諧振回路。根據(jù)電路原理可知，當(dāng)電路中存在與諧振頻率相同的源時(shí)，電路中的電壓電流將會(huì)存在較大的振蕩。Lx和輸出電容構(gòu)成的串聯(lián)諧振頻率與開關(guān)頻率之間的關(guān)系勢必會(huì)影響開關(guān)環(huán)流的大小。
圖5b為△φ=180°時(shí)Lx的變化對(duì)開關(guān)環(huán)流的影響。由圖可知，在Lx=13．7μH，即諧振頻率近似等于開關(guān)頻率時(shí)，Ih最大；諧振頻率離開關(guān)頻率越遠(yuǎn)，Ih越小。為抑制開關(guān)環(huán)流，應(yīng)使逆變器的輸出電容與Lx的諧振頻率盡可能遠(yuǎn)離開關(guān)頻率。圖5c為△φ=180°、不同L情況下諧振回路的總電阻R與開關(guān)環(huán)流關(guān)系的仿真結(jié)果?？梢姡y(tǒng)一的趨勢是R越小，Ih越大。但在不同Lx時(shí)，開關(guān)環(huán)流隨R變化的情況相差較大，這是因?yàn)橹C振頻率與開關(guān)頻率的關(guān)系會(huì)影響到R在回路阻抗中的比例。為抑制開關(guān)環(huán)流，應(yīng)使逆變器并聯(lián)系統(tǒng)諧振回路的阻抗取值盡可能大，同時(shí)需要兼顧損耗和效率問題。
3．3 開關(guān)環(huán)流與濾波電感的關(guān)系
圖5d為△φ=7．2°，Lx=13．7μH時(shí)Lm與開關(guān)環(huán)流的關(guān)系?？梢姡琇m越小，開關(guān)環(huán)流越大。Lm既會(huì)影響電感電流，也會(huì)影響開關(guān)環(huán)流的大小。圖5e為△φ=180°時(shí)，開關(guān)環(huán)流與rL關(guān)系的仿真結(jié)果?？梢?，在不同Lm情況下，rL對(duì)開關(guān)環(huán)流的影響很小，分析時(shí)可將其忽略。

4 結(jié)論
從器件級(jí)的電路模型入手，對(duì)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流進(jìn)行了詳細(xì)分析，在現(xiàn)有環(huán)流概念的基礎(chǔ)上提出了開關(guān)環(huán)流的概念。通過仿真和實(shí)驗(yàn)明確了開關(guān)環(huán)流概念的理論和實(shí)際意義，并討論了不同系統(tǒng)參數(shù)對(duì)開關(guān)環(huán)流的影響。由理論分析、仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得：①在一定工作條件下，因?yàn)檩d波不同步而產(chǎn)生的開關(guān)環(huán)流幅值會(huì)非常大，嚴(yán)重影響微電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行：②在其他參數(shù)不變的情況下，開關(guān)環(huán)流隨逆變器載波相位差的增加而增大。為了抑制開關(guān)環(huán)流，應(yīng)盡可能對(duì)逆變器模塊的載波進(jìn)行同步控制；③逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出諧振回路的諧振頻率越接近開關(guān)頻率，開關(guān)環(huán)流就越明顯。為了抑制開關(guān)環(huán)流，該諧振頻率應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離開關(guān)頻率；④諧振回路的電阻會(huì)影響開關(guān)環(huán)流的大小，且回路電阻越大，開關(guān)環(huán)流越小。為了抑制開關(guān)環(huán)流，可以適當(dāng)增加諧振回路的電阻，但需要折中考慮系統(tǒng)效率；⑤濾波電感值越大，開關(guān)環(huán)流越小。要抑制開關(guān)環(huán)流，可適當(dāng)增大濾波電感，但要兼顧LC濾波電路的帶寬。同時(shí)濾波電感的等效串聯(lián)電阻對(duì)開關(guān)環(huán)流幾乎沒有影響，設(shè)計(jì)中可忽略。