基于容量比例分配的三相逆變器并聯系統分析
1 引言
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/177182.htm隨著電力電子技術的發展,電力負載的增大,對電源的功率要求越來越大,往往一個電源已經不能滿足要求,通常要求多個逆變電源并聯起來使用。但是逆變器(如UPS)由于其輸出為正弦波,其并聯運行遠比一般的直流電源困難。當一個模塊投入時或運行中,其輸出電壓的頻率、相位和幅度必須與其它工作模塊精確一致,若沒有適當的控制,任何一個量的微小偏差都將造成很大的環流,嚴重降低系統的效率,甚至損壞模塊。
目前對于逆變電源的并聯研究,主要是考慮同等容量均流的研究,雖然現在已經取得了很多的成果,比如傳統的頻率、電壓下垂均流法,但此種方法不能隨著負載的改變實時的進行均流。而且其他大多數的并聯方法只是針對于相同容量的逆變器進行并聯控制。對于不同容量的均流控制,還有對于緊急情況下,如汶川大地震中的電力搶險,找不到同等容量的逆變電源并聯,只能依靠不同容量的逆變電源。當前對于不同容量逆變電源的并聯研究甚少。
本文提出了一種分布式瞬時均流的方案,而且相對比較簡單,只用調整兩個逆變器的容量比例就能按容量對電流進行均分,可以很好的應用在不同容量逆變器并聯的場合。
2 三相逆變器的主電路形式及原理

如圖1所示,單個逆變器的主電路由一個三相逆變橋,LC濾波器和負載組成。圖1下部的框圖是它的控制電路。
其中三相逆變橋由6個IGBT組成,由直流側供電產生PWM波,經過LC濾波器以后得到三相正弦電壓。控制電路采用電壓電流雙閉環控制方式,其中電壓外環的電壓調節器采用PI控制器,基準信號跟三相負載電壓比較后,作為內環電感電流信號基準。電流內環采用電感電流瞬時值反饋控制并且加一個負載電流前饋控制,以更好的瞬時反應波形,利用三態電流滯環跟蹤方式。當調制頻率足夠高時(遠高于輸出濾波器頻帶寬度),電流環可以等效為一個電流跟隨器,即相當于一個比例環節K,將負載電流加入參考電流中,使得可以隨著負載變化進行瞬時電流分配。
對兩個逆變器并聯系統的單相做出的等效控制框圖如圖2所示。

其中模塊之間的總線信號為:Vr,Vf,Ig。它們分別表示來自各個模塊進行比例分配后的基準電壓,反饋電壓和基準電流。設ti為每個逆變器的功率與總功率的比值。因為兩個逆變器并聯起來的輸出電壓是相等的,只要它們的輸出電流按照比例進行均分就可以實現逆變器按照容量并聯。
首先考慮三個比例均分環節,即參考電壓Vr,反饋電壓Vf,電流基準Ig。





由以上(1)到(14)式可以得到并聯系統的等效控制圖如圖3所示。

圖3說明了并聯系統跟單個逆變器的控制規律是一樣的,即每個逆變器相互獨立,只是相差了一個比例系數ti。因此,可以通過調節ti,達到按照功率分配輸出電流的目的。
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