高频软开关静止变流器并联研究

控制电路采用电压外环+电流内环的双环控制方案,该方案可以在保证系统稳定性的同时自动达到限制电流的目的。经过分析发现,传统双环控制两态调制方案,电感电流变化较大,逆变桥开关损耗大。为此,引入三态控制方式,即在电感电流与电流给定误差小于滞环上限且大于滞环下限时,开通V7、V9使电感处于自然续流状态,只有当误差大于滞环上、下限时才进入两态调制,这样就可以有效地减少开关管的切换次数（每周期69～71次),提高了变换器的效率,同时减小了输出能量的回馈。

该静止变流器模块的DC/DC电路采用有源箝位技术,DC/AC采用零电压开关技术,效率较高(额定阻性负载时为83.1%,其中DC/DC为89.2%,DC/AC为93.2%,THD为0.894%,功率密度为5.3kg/kVA)。

2.2　3kVA单相航空静止变流器的构成及工作原理

3kVA单相航空静止变流器由3块1kVA逆变模块并联构成（见图3）。并联控制电路采用公用电压外环方案,即由一个公用电压调节器作为外环用来调节航空静止变流器的输出电压,它的输出信号ig为各模块的电流内环的给定输入信号,由于电流内环可以等效为一比例放大环节,等效放大倍数为电流环反馈系数的倒数。因此,当各模块的电流内环反馈系数Kin相等时,各模块的滤波电感电流相等,从而实现了并联航空静止变流器模块的均流。

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图3共用电压调节器航空静止变流器并联系统框图

2.3　并联系统的环流分析

图4为两台航空静止变流器模块并联系统的输出等效电路,r1，r2分别表示航空静止变流器的输出连线的阻抗L1,C1和L2,，C2分别为航空静止变流器输出滤波电感和电容,RL为负载电阻。由图可知，存在以下关系式
(1)

图4 公用电压调节器输出等效电路

式中: Ig为公用电压调节器输出,分别为两台上述航空静止变流器模块的电流环等效放大倍数。对于该航空静止变流器并联系统,r1和r2非常小,因此U^＆₀≈U^＆₁,U^＆₀≈U₂，故式1可以简化为

(2)

从式(2)中可看出,任一逆变模块的输出电流等于该模块的电感电流与该模块的滤波电容电流的差。由式(2)得该控制方式下两并联模块间的环流IH为

(3)
从式（2,3）中可以看出,两台逆变模块的输出电流以及两台逆变模块间的环流由两个分量组成:(1)由于两逆变模块的电流放大倍数差而引起的环流;(2)由于两台逆变模块的输出滤波电容的差异而引起的环流。

(1)当,令C1=C+△C1C2，C2=C+△C2,则式（3）化为

（4）

其中:△C=△C1－△C2。从式（4）中可以看出当两台逆变模块的输出滤波电容不相等时会在两逆变模块间产生环流,这一环流正比于两滤波电容的差△C。

(2)当C=C1=C2,令,则式（4）化为

（5）

其中:。从式（5）中可以看出当两台逆变模块的电流放大倍数不相等时会在两逆变模块间产生环流,这一环流正比于两逆变模块电流放大倍数差△K。

综合（1）与（2）分析可知:在共用一个电压调节器的多电流模块并联系统中,欲使各模块均分负载电流,必须减小各逆变模块间在电流反馈环节、输出滤波环节上参数的差异。