一种无主从自均流逆变器并联装置的设计

摘要：设计了一种无主从自均流逆变器并联运行装置，在逆变器并联模型分析基础上得出了并联系统环流的产生与各逆变器输出有功功率、无功功率与逆变电压相位、幅值间的关系，并结合快速有功、无功功率计算方法和CAN总线通讯应用实现了3台逆变器间无主从并联的稳定运行及带电热插拔过程自动均流的稳定运行。同时给出了系统控制策略和器件选型参数，以达到系统稳态和暂态运行的控制目标。最后，通过实验验证了装置及其控制策略的可行性。
关键词：逆变器；并联系统；自均流；环流功率

1 引言
逆变器并联运行是提高系统可靠性和扩大系统容量的一种有效途径，广泛应用于不间断电源。逆变器并联系统的模块化、易扩展、高可靠性、大功率是未来研究的发展趋势。
此处设计的无主从自均流模块逆变器并联仅需检测各自输出的电压、电流及电网电源电压相位和频率，即可达到各模块输出电压同步和功率均分控制。模块间无主从之分，信号交流通过CAN总线传递，这样可尽量少地接收到干扰信号，提高系统可靠性。该装置采用DSP进行主要控制，FPGA辅助控制，系统响应快速，各逆变器之间进行热插拔不影响其余在线逆变器的稳定运行，从而实现无主从逆变器并联稳定运行和自动均流的目的。

2 逆变器并联均流策略
2．1 主电路拓扑
此处设计的无主从自均流逆变器并联系统拓扑结构如图1所示，主电路由两个全桥电路组成，第1个全桥H1对电网进行单位功率因数整流AC／DC，对电网污染少；第2个全桥H2进行DC／AC并联输出电压控制对负载供电，并保证各并联逆变器均分负荷且相互间无环流。Ls为电网侧工频电感，Cs为电网输入侧电容。直流滤波电容C构成直流电压的支撑环节，负载端采用T型滤波器Lo，Co，L1，系统并联向负载供电。

2．2 均流策略分析
图2示出两个逆变器并联的等效模型，多个逆变器模型与其类似，其中，u1，u2为逆变器1，2的空载电压，i1，i2为逆变器1，2的输出电流，Z1，Z2为逆变器1，2的等效输出阻抗，一般可近似等效为电抗，即Z1=Z2=jX，uo，io，Zo分别为并联母线的负载电压、负载电流和负载阻抗，且u1，u2与uo的相位差分别为φ1，φ2，即u1=U1∠φ1，u2=U2∠φ2，uo=Uo∠0°。