并聯(lián)逆變器功率均分控制研究

1　引言

　　近年來逆變器并聯(lián)的研究成為電力電子研究的一個熱點，其控制方案也很多，但無論是那種方案其最終目的都是使并聯(lián)的逆變器之間均分負載功率，包括有功功率和無功功率，其中常用的一種控制方案[1]是基于有功功率差和無功功率差的調(diào)節(jié)法，計算出有功功率差和無功功率差，把有功功率差作為相位補償，無功功率差作為幅值補償，通過對基準信號頻率和電壓的微調(diào)，使各逆變器的相位差、幅值差為零，實現(xiàn)負載均分。這種控制方案的理論基礎是認為閉環(huán)系統(tǒng)逆變器的等效輸出阻抗呈純感性，因而輸出的有功功率差是由相位差引起的，無功功率差是由幅值差引起的。本文對閉環(huán)系統(tǒng)的輸出阻抗進行了分析，結(jié)果表明其輸出阻抗并不是純感性的，而且輸出阻抗的電阻值和電感值的比例是隨著電路參數(shù)的變化而變化。本文運用這一結(jié)論改進了基于有功功率差和無功功率差的調(diào)節(jié)法，并給出了改進前和改進后的比較波形。

2 逆變器并聯(lián)的理論分析

2.1 單臺逆變器的模型分析

　　本文采用電壓電流雙閉環(huán)控制的半橋逆變器，如圖1所示為雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制模型，其中外環(huán)為輸出電壓瞬時值反饋的電壓環(huán)，采用PI調(diào)節(jié)，內(nèi)環(huán)為電感電流瞬時值反饋的電流環(huán)，采用滯環(huán)調(diào)節(jié)，ug為電壓基準，uvf為反饋電壓，Kvf為電壓反饋系數(shù)，KP、KI為PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和為積分系數(shù)，K為電流反饋系數(shù)的倒數(shù)，d為滯環(huán)環(huán)寬，iif為反饋電流， RL為負載，L、C為輸出濾波電感和濾波電容。為了簡化分析，假設電流內(nèi)環(huán)用一比例環(huán)節(jié)等效，則等效的比例系數(shù)為K。令空載閉環(huán)傳遞函數(shù)為Ф∞(S)，帶阻性負載的閉環(huán)傳遞函數(shù)為ФR(S)，逆變器等效輸出阻抗為ZO(S)，w為輸出角頻率，則：

圖1 雙閉環(huán)逆變器控制系統(tǒng)模型

(1)

(2)

(3)
　　等效輸出電阻R和等效輸出電抗X分別為：

(4)

(5)
　　其中
　　則:

（6）
　　根據(jù)式（6）可得逆變器等效輸出電阻和電感比值F與KP、KI、K、Kvf和C的關系如圖2所示，其中：
　　圖2（a）為KP=9.2,，KI=3.6ⅹ104，K=5.38，Kvf=0.028時逆變器等效輸出阻抗的電阻和電感比值與C的變化曲線
　　圖2（b）為KI=3.6ⅹ104，K=5.38，Kvf=0.028，C=30uF時逆變器等效輸出阻抗的電阻和電感比值與KP的變化曲線
　　圖2（c）為KP=9.2,，KI=3.6ⅹ104， Kvf=0.028，C=30uF時逆變器等效輸出阻抗的電阻和電感比值與K的變化曲線
　　圖2（d）為KP=9.2,，K=5.38，Kvf=0.028，C=30uF時逆變器等效輸出阻抗的電阻和電感比值與KI的變化曲線
　　圖2（e）為KP=9.2,，K=5.38，KI=3.6ⅹ104，C=30uF時逆變器等效輸出阻抗的電阻和電感比值與Kvf的變化曲線

圖2 (e)
　　從圖2得出逆變器等效輸出電阻和電感比值隨著C、KP的增大而增大，而隨著K、Kvf和KI的增大而減少