逆變器并聯系統開關環流的研究

對于開關環流與系統參數之間的相互關系，下面按具體參數給予詳細分析。
3．1 開關環流與載波相位差的關系
開關環流的大小與逆變器并聯系統一個開關周期內處于開關不同步狀態的時間段的長短有關。圖5a為Lx取值不同情況下，兩逆變器模塊的載波相位差△φ與開關環流的對應關系。可見，開關環流的最大峰峰值Ih與△φ成正向相關的關系，△φ越大，Ih越大。為了抑制開關環流，應盡可能對逆變器模塊載波進行同步控制。
3．2 開關環流與諧振回路參數的關系
通過對圖1中并聯系統電路的分析可發現，將逆變器模塊的輸出電容與Lx構成了一個LCC串聯諧振回路。根據電路原理可知，當電路中存在與諧振頻率相同的源時，電路中的電壓電流將會存在較大的振蕩。Lx和輸出電容構成的串聯諧振頻率與開關頻率之間的關系勢必會影響開關環流的大小。
圖5b為△φ=180°時Lx的變化對開關環流的影響。由圖可知，在Lx=13．7μH，即諧振頻率近似等于開關頻率時，Ih最大；諧振頻率離開關頻率越遠，Ih越小。為抑制開關環流，應使逆變器的輸出電容與Lx的諧振頻率盡可能遠離開關頻率。圖5c為△φ=180°、不同L情況下諧振回路的總電阻R與開關環流關系的仿真結果。可見，統一的趨勢是R越小，Ih越大。但在不同Lx時，開關環流隨R變化的情況相差較大，這是因為諧振頻率與開關頻率的關系會影響到R在回路阻抗中的比例。為抑制開關環流，應使逆變器并聯系統諧振回路的阻抗取值盡可能大，同時需要兼顧損耗和效率問題。
3．3 開關環流與濾波電感的關系
圖5d為△φ=7．2°，Lx=13．7μH時Lm與開關環流的關系。可見，Lm越小，開關環流越大。Lm既會影響電感電流，也會影響開關環流的大小。圖5e為△φ=180°時，開關環流與rL關系的仿真結果。可見，在不同Lm情況下，rL對開關環流的影響很小，分析時可將其忽略。

4 結論
從器件級的電路模型入手，對逆變器并聯系統的環流進行了詳細分析，在現有環流概念的基礎上提出了開關環流的概念。通過仿真和實驗明確了開關環流概念的理論和實際意義，并討論了不同系統參數對開關環流的影響。由理論分析、仿真和實驗結果可得：①在一定工作條件下，因為載波不同步而產生的開關環流幅值會非常大，嚴重影響微電網系統的安全運行：②在其他參數不變的情況下，開關環流隨逆變器載波相位差的增加而增大。為了抑制開關環流，應盡可能對逆變器模塊的載波進行同步控制；③逆變器并聯系統輸出諧振回路的諧振頻率越接近開關頻率，開關環流就越明顯。為了抑制開關環流，該諧振頻率應盡可能遠離開關頻率；④諧振回路的電阻會影響開關環流的大小，且回路電阻越大，開關環流越小。為了抑制開關環流，可以適當增加諧振回路的電阻，但需要折中考慮系統效率；⑤濾波電感值越大，開關環流越小。要抑制開關環流，可適當增大濾波電感，但要兼顧LC濾波電路的帶寬。同時濾波電感的等效串聯電阻對開關環流幾乎沒有影響，設計中可忽略。