逆變器并聯運行中的均流技術

1引言

單個電源組件的容量是有限的，為了增加電源的容量，提高供電可靠性，常采用電源并聯技術。例如50臺電源并聯供電，即使其中有幾臺出現故障，由于供電系統具有一定的冗余度，不會影響整個系統的正常工作。對于實現大容量的逆變電源，同樣也可以采用并聯技術。由于逆變電源通常采用新型全控功率開關器件構成單元模塊，受功率開關器件容量的限制，單個逆變電源模塊的容量是十分有限的，通過多個模塊并聯進行擴容，不僅可以充分利用新型全控功率開關器件的優勢，減少系統的體積，降低噪聲，還可以提高系統的動態響應速度和逆變電源變換器的通用性。

然而，交流電源間的并聯運行遠比直流電源并聯運行復雜，它不但要求兩電源輸出電壓幅值相等，而且要求其頻率與相位嚴格一致。為了使各并聯模塊可靠地工作，最重要的是解決均流問題。本文分析了環流的產生，介紹了解決均流問題的幾種方法。

2并聯運行分析

兩臺逆變電源并聯連接的電路如圖1所示。假設輸出波形是標準的正弦波，不考慮畸變的影響。圖中RL為負載電阻，R1、R2為線路阻抗，分別代表逆變器1和逆變器2穩態下的輸出電壓和電流矢量，則表示其有效值。實際電路中，由于有RωL，因此可忽略電路電感的影響，R1、R2設為純電阻，則有：=[1－2R1/(2R1＋RL//2R2)]＋[1－2R2/(2R2＋RL//2R1)](1)=(－)/2R1=[/(2R1＋RL//2R2)]－[－/2R2＋RL//2R1]×[RL/(2R1＋RL)](2)=＋(3)=(－)/2(4)式中：為流經兩個逆變電源的環流。

設R1=R2=R且因RIMGSRC=IMAGE/08080148.JPGHEIGHT=12WIDTH=10>=[1－2R/(2R＋RL//2R)]×(＋）=(＋）/2(5)=(－)/2R=(－)/2×2R=(－)/4R=Δ/4R(6)圖2為逆變器并聯時的電壓矢量關系，由式（5）和式（6）可知：當兩個逆變器的輸出矢量、的相位或幅值不同時，即使是很小的電壓差，但因線路阻抗R值非常小，也會產生遠大于額定值的環流。由于環流不經過負載而在兩臺電源之間流通，對逆變器的功率器件和輸出變壓器均不利，因此必須加以限制。

圖1兩臺逆變電源并聯運行示意圖

圖2逆變器并聯時的電壓矢量關系圖

圖3逆變器輸出串電感抑制環流

圖4兩臺逆變器并聯運行系統的數學模型

圖5反饋控制方式實現均流的原理圖