采用dsp2812控制的逆变电源并联技术研究

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1、采用DSP2812控制的逆变电源并联技术研究第1章绪论1.1逆变并联技术的背景和意义随着国民经济和科技的发展，很多领域如IT互联网、金融证券、民航铁路公用交通、医疗等领域对供电系统的可靠性和稳定性要求越来越高。使用单台逆变器供电无法保证供电系统的稳定持续运行。而且，随着用电设备的增加，单台逆变器也无法承担大容量的供电量。因此，采用逆变器并联技术可以提高供电系统的可靠性，更好的实现扩容。随着逆变器并联技术的发展，分布式电源系统逐渐代替了集中式电源发电，为解决偏远地区供电受地理条件的限制，同时也可以满足不同用电客户的

2、需求，增加了灵活性和可操作性[1]。基于上述背景，本文对无互联式逆变并联系统的控制方法进行理论研究。1.2单相逆变器控制技术概述由于逆变电源在开环状态下，其输出电压受到直流电压的波动、非线性负载及死区效应的影响等使输出波形产生畸变，其中含有的高次谐波不但会污染电网，降低逆变电源的输出效率，严重时还会损坏用电设备[2]。因此，必须采取一定的控制策略来改善输出电压波形的质量。传统的逆变器大多采用模拟器件控制，由于模拟器件实际参数存在差异，器件容易老化和器件存在温漂等问题，影响控制的精度。而且一旦系统需要升级换代，就要

3、对硬件电路重新设计，有可能对硬件电路进行大的改动，这就大大降低了工作效率。随着数字技术的发展，高集成度的数字控制芯片如DSP的应用得到广泛的关注，由于控制芯片内部具有丰富的片内资源，它能够实现用硬件电路无法实现的复杂的控制算法。只需要对寄存器进行配置，对控制方法进行软件编程，就能够实现预想的功能。当需要对控制方法进行修改时，只需要改变程序即可[3,4]。可见，采用数字控制技术能够大大提高工作效率。下面以单相逆变器为研究对象，对近年来常用的控制策略加以介绍。由于PID控制方法简单、鲁棒性强，被控制领域广泛应用。其中

4、，比例调节可以提高动态响应速度，缩短达到稳态时的时间，比例系数过大，会增大系统的超调量，系统的稳定性受到影响。积分调节理论上可以完全消除系统达到稳态时的静差，但是积分常数过大会引起积分饱和，失去调节能力。微分调节是对下一时刻变化量的预见性调节，它能够降低系统的最大超调量、改善动态性能[5-7]。第2章并联逆变系统运行分析2.1逆变器并联输出等效模型分析逆变电源输出的有功功率和无功功率变化量的比值和输出阻抗的感性成分和阻性成分的比值有关，这对于实际系统具有指导意义。由式(2-9)和式(2-10)可知，当输出阻抗呈阻

5、性时，输出电压幅值的变化影响有功功率，输出电压相位的变化影响无功功率；当输出阻抗呈感性时，输出电压相位的变化影响有功功率，输出电压幅值的变化影响无功功率。当知道系统的输出阻抗的主要成分时，就可以利用不同的下垂特性曲线调节输出电压的幅值和相位。与直流并联控制相比，交流并联运行控制要更复杂，原因在于交流输出的是正弦波，在并联运行前，必须控制输出电压频率、相位、幅值与并联系统输出电压的相应参数误差在容许范围以内，才能保证并联后各模块间不会产生环流，使供电系统稳定运行。同时，若并联系统的输出电压谐波较大，模块间会产生谐波

6、环流，污染电网。此外，逆变电源模块可以实时热插拔。在故障模块切除后，并联系统仍可承担全部负载电流而不会出现过载，系统应该具有N+1的冗余度。因此，保证逆变模块能够可靠并联运行，需要满足的条件是：•功率均分：并联系统中，各逆变模块输出电压频率、相位、幅值基本一致，各功率模块均分负载电流，输出有功功率和无功功率基本相等；•故障自动诊断：并联系统能够快速识别故障模块，然后将其从系统中切除，并将功率均分给其它逆变模块；•热插拔：待投入逆变模块自身输出电压调节到与并联系统电压的频率、相位、幅值

7、在允许误差范围内时自动投入并联系统，这时投入对并联系统冲击较小。并联系统能否可靠运行关键是采用的控制策略。如果控制策略不当，并联系统就不能稳定可靠的运行。控制策略也决定着并联系统的结构和性能。目前，并联系统根据各逆变模块间是否需要通讯，可分为有互连线控制和无互连线控制两大类。.2.2感性输出阻抗特性分析为了抑制由于输出电压的不平衡导致系统间的环流，有的学者提出在逆变电源的输出侧和交流母线之间串接抑流电感来阻碍逆变器间的较大环流。本章从并联逆变等效输出模型入手分析了输出阻抗对输出有功和无功功率的影响；接着对采用抑流

8、电感的感性输出阻抗下的下垂特性进行分析并对其加以改进，并对下垂系数的参数进行计算；分析了加入虚拟阻抗的输出阻抗的相频特性；在不同电压差异下，对不同输出阻抗产生的环流进行分析；对采用数字式功率计算进行分析和优化；分析了影响逆变器输出电压波形的主要因素；介绍了常用的故障诊断方法，对逆变器的故障种类进行分析。当一个桥臂的某一个功率开关管因驱动电路故障而出现驱动失效时，由于功率开