KEY WORDS: Inverter Parallel Operation Master-Slaver Small-Signal Model

摘要: 本文從簡單、實用的角度出發(fā)，采用共電壓外環(huán)的主從并聯(lián)方案，實現(xiàn)了兩臺1 k VA 逆變器的并聯(lián)，并用小信號模型分析了單臺逆變器的建模和設(shè)計方法，最后給出了相關(guān)試驗波形和結(jié)論。

關(guān)鍵詞：逆變器并聯(lián) 主從方式 小信號模型

1        引言

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進制造技術(shù)的發(fā)展，計算機和現(xiàn)代通信設(shè)備對電源的要求越來越高。并聯(lián)技術(shù)因其可靠性高、系統(tǒng)擴容方便、易于標準化和模塊化等優(yōu)點而成為近年來研究的熱點。逆變器的并聯(lián)技術(shù)主要有集中式控制方案、主從式控制方案、平均電流瞬時值控制方案、有功無功控制方案、下垂特性調(diào)節(jié)方案等。這些方案各有優(yōu)缺點。本文從簡單、實用原則出發(fā)，采用主從并聯(lián)方案實現(xiàn)了兩臺1 k VA 逆變器的并聯(lián)。第二節(jié)簡單的描述了主從并聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；第三節(jié)用小信號模型詳細的對單臺逆變器建模，并分析各參數(shù)對系統(tǒng)的影響；第四節(jié)給出了相關(guān)實驗波形和分析；最后做了簡單的總結(jié)。

2        主從逆變器并聯(lián)模型
圖1是兩臺基于主從方式的逆變器并聯(lián)方案系統(tǒng)框圖。
      
  主從式并聯(lián)方案工作原理如下：主模塊采用輸出電壓外環(huán)、電感電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制，以保證輸出電壓的正弦度、提高系統(tǒng)的動態(tài)特性、減小靜態(tài)誤差。主模塊的電壓參考信號Vref與輸出電壓相減，經(jīng)PI調(diào)節(jié)后，作為電感電流的基準，此基準信號通過并聯(lián)線同時作為從機模塊的電感電流基準。由于主機和從機共用一個電感電流基準。他們之間的耦合關(guān)系使得系統(tǒng)能夠達到自動均流的效果，而不需要額外的均流控制器。基于共電壓外環(huán)的主從并聯(lián)方案具有如下優(yōu)點：

Ø         不需額外均流控制電路，可以自動實現(xiàn)系統(tǒng)的均流功能

Ø         不需要額外的鎖相環(huán)電路

Ø         設(shè)計簡單，相對可靠

同時，由圖1可以看出，在不考慮輸出功率連接線阻抗的情況下，逆變器主從模塊的設(shè)計與一般單臺逆變器的設(shè)計方法相同。下一節(jié)采用小信號模型分析和設(shè)計單臺逆變器參數(shù)。

3        單臺逆變器小信號模型和參數(shù)設(shè)計

單臺逆變器的模型見圖2。其中V_dc是母線電壓；L_f、C_f是逆變器的濾波電感和濾波電容；R是輸出負載；R_f是濾波電感的等效電阻；M是占空比，是一非線性函數(shù)。由于濾波電容的等效電阻非常小，對系統(tǒng)的影響不大，一般不予考慮。
        

上述模型是非線性的，在SPWM工作方式下，如果載波頻率fs遠遠大于基波頻率f，則可以通過平均值模型進行線性化。然后在靜態(tài)工作點附近做擾動，得到逆變器的小信號方程如下：
   

就逆變器的控制方法而言，主要有單電壓環(huán)瞬時值調(diào)節(jié)；電感電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)瞬時值調(diào)節(jié)；電容電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)瞬時值調(diào)節(jié)三種方案，考慮到并聯(lián)時，為了減小環(huán)流，應(yīng)盡可能的讓逆變器呈電流源性質(zhì)，因此采用電感電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)瞬時值調(diào)節(jié)方案。其框圖見圖3。
      

電感電流內(nèi)環(huán)空載、滿載下的Bode圖如圖4。