一種無主從自均流逆變器并聯裝置的設計

摘要：設計了一種無主從自均流逆變器并聯運行裝置，在逆變器并聯模型分析基礎上得出了并聯系統環流的產生與各逆變器輸出有功功率、無功功率與逆變電壓相位、幅值間的關系，并結合快速有功、無功功率計算方法和CAN總線通訊應用實現了3臺逆變器間無主從并聯的穩定運行及帶電熱插拔過程自動均流的穩定運行。同時給出了系統控制策略和器件選型參數，以達到系統穩態和暫態運行的控制目標。最后，通過實驗驗證了裝置及其控制策略的可行性。
關鍵詞：逆變器；并聯系統；自均流；環流功率

1 引言
逆變器并聯運行是提高系統可靠性和擴大系統容量的一種有效途徑，廣泛應用于不間斷電源。逆變器并聯系統的模塊化、易擴展、高可靠性、大功率是未來研究的發展趨勢。
此處設計的無主從自均流模塊逆變器并聯僅需檢測各自輸出的電壓、電流及電網電源電壓相位和頻率，即可達到各模塊輸出電壓同步和功率均分控制。模塊間無主從之分，信號交流通過CAN總線傳遞，這樣可盡量少地接收到干擾信號，提高系統可靠性。該裝置采用DSP進行主要控制，FPGA輔助控制，系統響應快速，各逆變器之間進行熱插拔不影響其余在線逆變器的穩定運行，從而實現無主從逆變器并聯穩定運行和自動均流的目的。

2 逆變器并聯均流策略
2．1 主電路拓撲
此處設計的無主從自均流逆變器并聯系統拓撲結構如圖1所示，主電路由兩個全橋電路組成，第1個全橋H1對電網進行單位功率因數整流AC／DC，對電網污染少；第2個全橋H2進行DC／AC并聯輸出電壓控制對負載供電，并保證各并聯逆變器均分負荷且相互間無環流。Ls為電網側工頻電感，Cs為電網輸入側電容。直流濾波電容C構成直流電壓的支撐環節，負載端采用T型濾波器Lo，Co，L1，系統并聯向負載供電。

2．2 均流策略分析
圖2示出兩個逆變器并聯的等效模型，多個逆變器模型與其類似，其中，u1，u2為逆變器1，2的空載電壓，i1，i2為逆變器1，2的輸出電流，Z1，Z2為逆變器1，2的等效輸出阻抗，一般可近似等效為電抗，即Z1=Z2=jX，uo，io，Zo分別為并聯母線的負載電壓、負載電流和負載阻抗，且u1，u2與uo的相位差分別為φ1，φ2，即u1=U1∠φ1，u2=U2∠φ2，uo=Uo∠0°。