基于一種無主從自均流逆變器并聯裝置的設計

采用DSP進行數字控制時，無法直接進行連續(xù)域中的積分運算，為快速準確地計算出有功、無功功率，此處設計采用全波傅里葉變換法，在數字域正交提取功率計算。設DSP在一個基頻正弦周期內采樣次數為N，u(k)，i(k)為輸出電壓和電流，sin(k)，cos(k)為正交基頻波，則功率計算可改寫為離散域的累加運算：

數字域中以k記錄第幾次采樣，一個基波周期開始時k清零，記滿一個基波周期k=N-1時再次清零。DSP將一個基波周期(2π)分成N等份，計算每等份的正弦余弦值，生成一個正余弦表，可用查表方式讀正余弦值進行計算，每次采樣后通過上述計算方法在一個基波周期內計算有功功率和無功功率。3 實驗分析

3.1 系統主要參數

為驗證此處設計的無主從自均流逆變器并聯裝置和控制策略的有效性，搭建了實驗樣機。樣機主控制器選用TMS320F2812，輔助控制器選用XC2S200-5PO型FPGA，其中DSP完成主要控制功能，FPGA完成脈沖發(fā)生、I/O口緩沖、系統保護等功能，開關管選用PM150CLIA120型IPM，人機控制界面采用MT6070iH，系統主要參數為：電網側電感Ls=3mH，電網側電容Cs=40μF，直流側電容C=2 200μF，輸出側電感Lo=3 mH，輸出側電容Co=40μF，并聯側電感L1=2 mH，直流側電壓Udc=400 V，開關頻率10kHz。

3.2 穩(wěn)態(tài)實驗分析

系統前級全橋H1可進行單位功率因數整流，對電網污染少，圖4a為整流側電網電壓us和電流is波形，Udc為C的電壓，Idc為整流后直流電流，可見us與is同相位，功率因數高，Udc和Idc波動較小，系統性能滿足設計要求。使系統運行在線性負載下，圖4b，c示出3臺樣機并聯運行時的負載和環(huán)流波形。由圖4b可見，負載電壓有效值能穩(wěn)定在220V，THD=1.6%，具有較高的功率因數。由圖4c可見，3臺逆變器能均分負載功率，逆變器之間的環(huán)流均小于2A，并聯運行穩(wěn)定。

3.3 暫態(tài)實驗分析

圖5示出系統并聯運行時，突增或突減一臺逆變器后，并聯系統能自動實現均流的暫態(tài)實驗波形。此時有功、無功控制和并聯電壓控制能保證系統的穩(wěn)定工作。

由圖5可見，突增或突減一臺逆變器并不影響系統的穩(wěn)定運行，負載電壓和電流也基本保持穩(wěn)定，經短暫調整后，能迅速達到并機運行，仍然能均分系統功率。

根據上述分析，實驗結果均與理論分析一致，并聯系統在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)均能正常工作且達到了控制要求，證明了此處設計的無主從自均流逆變器并聯裝置的正確性和可行性。

4 結論

設計了一種無主從式逆變器并聯并支持熱插拔自動均流的裝置。根據有功、無功功率和幅值、相位間的關系減少環(huán)流，實現負載功率均分，并用逆變器并聯實驗驗證系統運行的穩(wěn)定性。