基于网络控制与功率下垂控制的单相逆变器并联系统的建模分析

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1、浙江大学硕士学位论文L绪论1．1引言第1章绪论在移动办公、通讯、交通、医疗、办公、船舶、国防等场合，逆变器都有广泛应用，为用电设备提供可靠交流电源。另外，在新能源(如太阳能、风能等)发电场合，逆变器的作用也较重要[1-51。随着这些场合的用电设备的增加，对电源的精度、稳定性、容量等方面的要求也越来越高，如何给这些设备提供稳定可靠的逆变电源已成为电力电子研究的重要方向之一。分布式供电系统不仅可以有效地实现大容量、高可靠性的电源，使供电系统具有较好的冗余性和稳定性，而且有利于电源的模块化设计，提高系统性能的同

2、时降低系统整体的成本。分布式供电系统在DC／DC供电系统中已有广泛的应用饰11，本文主要是研究基于网络控制及PQ下垂控制的单相逆变器并联系统。首先对逆变器并联系统的研究意义及不同的控制方法做简要介绍，介绍网络控制在电力电子领域的应用现状；其次，对基于PQ下垂控制的逆变器并联系统进行建模，对实际系统的构建有一定的指导意义，并在此基础上进行仿真和实验研究；再对基于网络控制以及PQ下垂控制的逆变器并联系统进行建模，对网络时延、数据丢包等因素的影响进行分析，对基于网络控制及PQ下垂控制的逆变器并联系统进行实验研究

3、，验证了模型的可行性；最后，给出了本文的结论以及对项目的展望。1．2逆变器并联系统的研究意义及其并联控制技术由于受到功率器件耐压耐流等级的限制，单个逆变器供电系统的功率等级已不能满足日益增长的用电设备同时工作，尤其是在一些大功率、超大功率应用场合。而且，单个逆变器供电系统可靠性较低，当逆变电源出现故障时，整个系统将不能正常工作。采用多个逆变器并联的分布式供电系统，不仅可以提高系统整体的输出功率等级，满足不同场合的负载要求，而且有利于电源的模块化设计，有效降低产品的研发周期与成本。另外，逆变器并联供电系统的

4、冗余性大大提高，当供浙江大学硕士学位论文1．绪论电系统中的某个电源出现故障时，其它模块可以正常供负载使用，不会导致系统的崩溃，可实现故障模块的在线检修。如在地铁和磁悬浮列车挣’101上采用的是DC750V的第三轨供电方式(如北京地铁)或DCl500V的接触网供电方式(如上海、广州地铁)。而列车上的用电设备如空调机组、电热装置、空气压缩机等都需要交流电源，因此，逆变器供电系统在这些场合是必不可少的。目前多采用的供电方式是每个车厢有自身的逆变器供给本节车厢负载使用，这种供电方式的缺点是：>每个有负载的车厢都需

5、要配备逆变器；>当某个逆变器出现故障时，本节车厢的负载将不能正常工作；>各车厢负载不均时，所需提供的逆变器等级也不尽相同，不利于逆变器的模块化设计，供电系统整体成本增加。若采用分布式供电方式的列车供电系统，列车供电系统中的逆变器并联运行，将直流母线电压逆变后并机输送到负载母线，供整车的负载共同使用。这种供电方式的优点是：>有利于逆变器的模块化设计，有效降低整体成本；>根据整车负载容量设置逆变器的工作状态，当负载较轻时，有些车厢上的逆变器可以退出工作；>逆变器出现故障时，负载可以正常工作，在线替换故障模块即

6、可，提高了系统的稳定性与冗余度。逆变器并联工作后需要解决其均流问题nlq们，由于各逆变器之间的参数以及器件特性的分散性，使得并联运行的逆变器输出特性存在差异，直接并机会导致各个模块承受的负载电流不均，承受电流大的模块容易过载损坏，因此，需采取有效的措施解决逆变器并联系统的均流问题。现有的逆变器并联控制方式按照相互之间有无电气信号连线可以分为有内联线并联控制和无内联线并联控制两类。具体分类如下所示：逆变并联控制有内连线并联{蓁塞薹薹型制无删并叫筹戮警浙江大学硕士学位论文1．绪论1．2．1有内联线并联控制的逆

7、变器并联系统1．2．1．1集中式控制的逆变器并联系统n3’”1集中式控制的逆变器并联系统的控制结构如图1．1所示，这种控制方式需要设置一个集中控制模块，给各个并联逆变器提供同步信号，同时采样得到的负载电流按模块数均分后提供给各个并联模块作为参考信号。每个并联模块设有一个锁相环，用于保证输出电压的相位、频率与集中控制模块给定的参考值一致。模块的输出电流采样后与负载参考电流比较，比较后的输出值作为电压环的参考值，这样得到的输出电压完全根据负载电流来控制，因此，集中控制模式下的逆变器并联系统有较好的均流特性。但

8、是，由于集中控制模式中所有并联模块的参考信号都依赖集中控制模块，因此，当集中控制模块出现故障时，整个系统就会瘫痪。图1．1集中式控制的逆变器并联系统结构1．2．1．2主从式控制的逆变器并联系统n弘21’主从式控制的逆变器并联系统的控制结构如图1．2所示，从模块的电压、频率参考由主模块提供，输出电流跟随负载电流的均分值，这样，从模块不需要锁相环就可以较好地实现与主模块同频率工作向负载供电，系统的均流特性相对较好。但是当主模块出现