基于DSP控制的逆变器并联

摘要：通过采样输出电压和电感上电流来控制逆变器，并采用CAN总线作为并联通讯线，通过对逆变器参考电压的调节使得各并联逆变器达到均流的效果。文章给出了仿真波形并加以实验验证。

关键词：逆变器；控制器局域网总线；并联；数字信号处理

1 前言

随着信息技术的发展，各个应用领域中对交流电源的要求也越来越高。不间断电源（Uninterruptible Power Systems简称UPS）能够提供品质良好的正弦波电源，且对整个电网的污染小。随着对交流电源容量和整个供电系统稳定性、可靠性的要求越来越高，UPS的并联技术也被广泛地研究与应用。采用UPS并联技术组成的供电系统具有很多的优点：

1）它使电源的容量大大提高；

2）提高了整个供电系统的可靠性和稳定性；

3）方便了整个系统的维护和维修，真正能够做到不间断地供电。

2 逆变器并联条件

在UPS的并联技术中，最重要的一点就是要保证各个并联模块的功率分配要均匀，也就是各个模块要达到均流的要求。下面以2台逆变电源并联运行为例，简单分析一下逆变器并联所需的条件。

如图1所示，U1、U2表示2个逆变器的SPWM输出波形电压；L1、L2、C1、C2分别是2个逆变器的滤波电感和电容；R是2个逆变器的公共负载。

图1 2台UPS并联的等效电路

当并联模块的参数相同时，即C1=C2=C，L1=L2=L时，由上图可以得到

iL1=（1）

iL2=（2）

从式（1）、（2）可以看出每个逆变器的电感电流包括两个部分：第一部分是负载电流，这一部分两个逆变器是一样的；第二部分是环流，这一部分两个逆变器所承担的大小是不一样的。正是由于环流的存在，使得逆变器的并联遇到困难。

从式（1）、（2）可以看出，环流的大小，不仅跟逆变器输出电压的幅值有关，而且跟输出电压的相位也有关。因此，UPS的并联比一般的直流电源并联要复杂得多，它必须满足以下3个条件：

1）各个逆变器的输出电压的幅值必须相等；

2）各个逆变器的输出电压的频率必须相等；

3）各个逆变器的输出电压的相位必须一致。

3 电流均流控制

为了满足逆变器并联所必须的条件，各种并联控制方案相应被提出。主要有集中控制、主从式控制、分散式并联、无互联线控制等方案。本文采用CAN总线数字技术，将1台逆变器（主模块）的电流和电压相位利用CAN通讯线发送给各个并联模块。各并联模块跟踪主模块的电流，以达到均流的效果。

3.1 逆变器主电路分析

单个模块的硬件结构如图2所示。在单个逆变器中，主电路由全桥和LC滤波器组成；而控制电路主要由1块TMSC320F241的DSP芯片（内带CAN控制器）及一些采样电路组成。DSP通过采样电感电流和输出电压来控制逆变器，同时通过CAN通讯线来获得主模块的电流和相位。

图2 2台逆变器并联的电路结构

从图2可以得到单台逆变器的数学模型如图3所示。图中是A,B两点之间的电压,Δi是环流。

图3 逆变器的数学模型