基于一種無主從自均流逆變器并聯(lián)裝置的設(shè)計(jì)

采用DSP進(jìn)行數(shù)字控制時(shí)，無法直接進(jìn)行連續(xù)域中的積分運(yùn)算，為快速準(zhǔn)確地計(jì)算出有功、無功功率，此處設(shè)計(jì)采用全波傅里葉變換法，在數(shù)字域正交提取功率計(jì)算。設(shè)DSP在一個(gè)基頻正弦周期內(nèi)采樣次數(shù)為N，u(k)，i(k)為輸出電壓和電流，sin(k)，cos(k)為正交基頻波，則功率計(jì)算可改寫為離散域的累加運(yùn)算：

數(shù)字域中以k記錄第幾次采樣，一個(gè)基波周期開始時(shí)k清零，記滿一個(gè)基波周期k=N-1時(shí)再次清零。DSP將一個(gè)基波周期(2π)分成N等份，計(jì)算每等份的正弦余弦值，生成一個(gè)正余弦表，可用查表方式讀正余弦值進(jìn)行計(jì)算，每次采樣后通過上述計(jì)算方法在一個(gè)基波周期內(nèi)計(jì)算有功功率和無功功率。3 實(shí)驗(yàn)分析

3.1 系統(tǒng)主要參數(shù)

為驗(yàn)證此處設(shè)計(jì)的無主從自均流逆變器并聯(lián)裝置和控制策略的有效性，搭建了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。樣機(jī)主控制器選用TMS320F2812，輔助控制器選用XC2S200-5PO型FPGA，其中DSP完成主要控制功能，F(xiàn)PGA完成脈沖發(fā)生、I/O口緩沖、系統(tǒng)保護(hù)等功能，開關(guān)管選用PM150CLIA120型IPM，人機(jī)控制界面采用MT6070iH，系統(tǒng)主要參數(shù)為：電網(wǎng)側(cè)電感Ls=3mH，電網(wǎng)側(cè)電容Cs=40μF，直流側(cè)電容C=2 200μF，輸出側(cè)電感Lo=3 mH，輸出側(cè)電容Co=40μF，并聯(lián)側(cè)電感L1=2 mH，直流側(cè)電壓Udc=400 V，開關(guān)頻率10kHz。

3.2 穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)分析

系統(tǒng)前級(jí)全橋H1可進(jìn)行單位功率因數(shù)整流，對電網(wǎng)污染少，圖4a為整流側(cè)電網(wǎng)電壓us和電流is波形，Udc為C的電壓，Idc為整流后直流電流，可見us與is同相位，功率因數(shù)高，Udc和Idc波動(dòng)較小，系統(tǒng)性能滿足設(shè)計(jì)要求。使系統(tǒng)運(yùn)行在線性負(fù)載下，圖4b，c示出3臺(tái)樣機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載和環(huán)流波形。由圖4b可見，負(fù)載電壓有效值能穩(wěn)定在220V，THD=1.6%，具有較高的功率因數(shù)。由圖4c可見，3臺(tái)逆變器能均分負(fù)載功率，逆變器之間的環(huán)流均小于2A，并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定。

3.3 暫態(tài)實(shí)驗(yàn)分析

圖5示出系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，突增或突減一臺(tái)逆變器后，并聯(lián)系統(tǒng)能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)均流的暫態(tài)實(shí)驗(yàn)波形。此時(shí)有功、無功控制和并聯(lián)電壓控制能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

由圖5可見，突增或突減一臺(tái)逆變器并不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，負(fù)載電壓和電流也基本保持穩(wěn)定，經(jīng)短暫調(diào)整后，能迅速達(dá)到并機(jī)運(yùn)行，仍然能均分系統(tǒng)功率。

根據(jù)上述分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果均與理論分析一致，并聯(lián)系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)均能正常工作且達(dá)到了控制要求，證明了此處設(shè)計(jì)的無主從自均流逆變器并聯(lián)裝置的正確性和可行性。

4 結(jié)論

設(shè)計(jì)了一種無主從式逆變器并聯(lián)并支持熱插拔自動(dòng)均流的裝置。根據(jù)有功、無功功率和幅值、相位間的關(guān)系減少環(huán)流，實(shí)現(xiàn)負(fù)載功率均分，并用逆變器并聯(lián)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。