并联逆变器功率均分控制研究

1　引言

　　近年来逆变器并联的研究成为电力电子研究的一个热点，其控制方案也很多，但无论是那种方案其最终目的都是使并联的逆变器之间均分负载功率，包括有功功率和无功功率，其中常用的一种控制方案[1]是基于有功功率差和无功功率差的调节法，计算出有功功率差和无功功率差，把有功功率差作为相位补偿，无功功率差作为幅值补偿，通过对基准信号频率和电压的微调，使各逆变器的相位差、幅值差为零，实现负载均分。这种控制方案的理论基础是认为闭环系统逆变器的等效输出阻抗呈纯感性，因而输出的有功功率差是由相位差引起的，无功功率差是由幅值差引起的。本文对闭环系统的输出阻抗进行了分析，结果表明其输出阻抗并不是纯感性的，而且输出阻抗的电阻值和电感值的比例是随着电路参数的变化而变化。本文运用这一结论改进了基于有功功率差和无功功率差的调节法，并给出了改进前和改进后的比较波形。

2 逆变器并联的理论分析

2.1 单台逆变器的模型分析

　　本文采用电压电流双闭环控制的半桥逆变器，如图1所示为双闭环控制系统的控制模型，其中外环为输出电压瞬时值反馈的电压环，采用PI调节，内环为电感电流瞬时值反馈的电流环，采用滞环调节，ug为电压基准，uvf为反馈电压，Kvf为电压反馈系数，KP、KI为PI调节器的比例系数和为积分系数，K为电流反馈系数的倒数，d为滞环环宽，iif为反馈电流， RL为负载，L、C为输出滤波电感和滤波电容。为了简化分析，假设电流内环用一比例环节等效，则等效的比例系数为K。令空载闭环传递函数为Ф∞(S)，带阻性负载的闭环传递函数为ФR(S)，逆变器等效输出阻抗为ZO(S)，w为输出角频率，则：

图1 双闭环逆变器控制系统模型

(1)

(2)

(3)
　　等效输出电阻R和等效输出电抗X分别为：

(4)

(5)
　　其中
　　则:

（6）
　　根据式（6）可得逆变器等效输出电阻和电感比值F与KP、KI、K、Kvf和C的关系如图2所示，其中：
　　图2（a）为KP=9.2,，KI=3.6ⅹ104，K=5.38，Kvf=0.028时逆变器等效输出阻抗的电阻和电感比值与C的变化曲线
　　图2（b）为KI=3.6ⅹ104，K=5.38，Kvf=0.028，C=30uF时逆变器等效输出阻抗的电阻和电感比值与KP的变化曲线
　　图2（c）为KP=9.2,，KI=3.6ⅹ104， Kvf=0.028，C=30uF时逆变器等效输出阻抗的电阻和电感比值与K的变化曲线
　　图2（d）为KP=9.2,，K=5.38，Kvf=0.028，C=30uF时逆变器等效输出阻抗的电阻和电感比值与KI的变化曲线
　　图2（e）为KP=9.2,，K=5.38，KI=3.6ⅹ104，C=30uF时逆变器等效输出阻抗的电阻和电感比值与Kvf的变化曲线

图2 (e)
　　从图2得出逆变器等效输出电阻和电感比值随着C、KP的增大而增大，而随着K、Kvf和KI的增大而减少