并聯逆變器功率均分控制研究

1　引言

　　近年來逆變器并聯的研究成為電力電子研究的一個熱點，其控制方案也很多，但無論是那種方案其最終目的都是使并聯的逆變器之間均分負載功率，包括有功功率和無功功率，其中常用的一種控制方案[1]是基于有功功率差和無功功率差的調節法，計算出有功功率差和無功功率差，把有功功率差作為相位補償，無功功率差作為幅值補償，通過對基準信號頻率和電壓的微調，使各逆變器的相位差、幅值差為零，實現負載均分。這種控制方案的理論基礎是認為閉環系統逆變器的等效輸出阻抗呈純感性，因而輸出的有功功率差是由相位差引起的，無功功率差是由幅值差引起的。本文對閉環系統的輸出阻抗進行了分析，結果表明其輸出阻抗并不是純感性的，而且輸出阻抗的電阻值和電感值的比例是隨著電路參數的變化而變化。本文運用這一結論改進了基于有功功率差和無功功率差的調節法，并給出了改進前和改進后的比較波形。

2 逆變器并聯的理論分析

2.1 單臺逆變器的模型分析

　　本文采用電壓電流雙閉環控制的半橋逆變器，如圖1所示為雙閉環控制系統的控制模型，其中外環為輸出電壓瞬時值反饋的電壓環，采用PI調節，內環為電感電流瞬時值反饋的電流環，采用滯環調節，ug為電壓基準，uvf為反饋電壓，Kvf為電壓反饋系數，KP、KI為PI調節器的比例系數和為積分系數，K為電流反饋系數的倒數，d為滯環環寬，iif為反饋電流， RL為負載，L、C為輸出濾波電感和濾波電容。為了簡化分析，假設電流內環用一比例環節等效，則等效的比例系數為K。令空載閉環傳遞函數為Ф∞(S)，帶阻性負載的閉環傳遞函數為ФR(S)，逆變器等效輸出阻抗為ZO(S)，w為輸出角頻率，則：

圖1 雙閉環逆變器控制系統模型

(1)

(2)

(3)
　　等效輸出電阻R和等效輸出電抗X分別為：

(4)

(5)
　　其中
　　則:

（6）
　　根據式（6）可得逆變器等效輸出電阻和電感比值F與KP、KI、K、Kvf和C的關系如圖2所示，其中：
　　圖2（a）為KP=9.2,，KI=3.6ⅹ104，K=5.38，Kvf=0.028時逆變器等效輸出阻抗的電阻和電感比值與C的變化曲線
　　圖2（b）為KI=3.6ⅹ104，K=5.38，Kvf=0.028，C=30uF時逆變器等效輸出阻抗的電阻和電感比值與KP的變化曲線
　　圖2（c）為KP=9.2,，KI=3.6ⅹ104， Kvf=0.028，C=30uF時逆變器等效輸出阻抗的電阻和電感比值與K的變化曲線
　　圖2（d）為KP=9.2,，K=5.38，Kvf=0.028，C=30uF時逆變器等效輸出阻抗的電阻和電感比值與KI的變化曲線
　　圖2（e）為KP=9.2,，K=5.38，KI=3.6ⅹ104，C=30uF時逆變器等效輸出阻抗的電阻和電感比值與Kvf的變化曲線

圖2 (e)
　　從圖2得出逆變器等效輸出電阻和電感比值隨著C、KP的增大而增大，而隨著K、Kvf和KI的增大而減少