逆变电源并联运行中的均流技术

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1、http://www.cdtarena.com逆变电源并联运行中的均流技术　　1引言　　　　单个电源组件的容量是有限的，为了增加电源的容量，提高供电可靠性，常采用电源并联技术。例如50台电源并联供电，即使其中有几台出现故障，由于供电系统具有一定的冗余度，不会影响整个系统的正常工作。对于实现大容量的逆变电源，同样也可以采用并联技术。由于逆变电源通常采用新型全控功率开关器件构成单元模块，受功率开关器件容量的限制，单个逆变电源模块的容量是十分有限的，通过多个模块并联进行扩容，不仅可以充分利用新型全控功率开关器件的

2、优势，减少系统的体积，降低噪声，还可以提高系统的动态响应速度和逆变电源变换器的通用性。源之于网络：http://www.cdtarena.com　　　　然而，交流电源间的并联运行远比直流电源并联运行复杂，它不但要求两电源输出电压幅值相等，而且要求其频率与相位严格一致。为了使各并联模块可靠地工作，最重要的是解决均流问题。本文分析了环流的产生，介绍了解决均流问题的几种方法。　　　　2并联运行分析　　　　两台逆变电源并联连接的电路如图1所示。假设输出波形是标准的正弦波，不考虑畸变的影响。图中RL为负载电阻，R1、

3、R2为线路阻抗，分别代表逆变器1和逆变器2稳态下的输出电压和电流矢量，则表示其有效值。实际电路中，由于有RωL，因此可忽略电路电感的影响，R1、R2设为纯电阻，则有：=[1－2R1/(2R1＋RL//2R2)]＋[1－2R2/(2R2＋RL//2R1)](1)=(－)/2R1=[/(2R1＋RL//2R2)]－[－/2R2＋RL//2R1]×[RL/(2R1＋RL)](2)=＋(3)=(－)/2(4)式中：为流经两个逆变电源的环流。　　　　设R1=R2=R且因R

4、8.JPG"HEIGHT=12WIDTH=10>=[1－2R/(2R＋RL//2R)]×(＋）=(＋）/2(5)=(－)/2R=(－)/2×2R=(－)/4R=Δ/4R(6)图2为逆变器并联时的电压矢量关系，由式（5）和式（6）可知：当两个逆变器的输出矢量、的相位或幅值不同时，即使是很小的电压差，但因线路阻抗R值非常小，也会产生远大于额定值的环流。由于环流不经过负载而在两台电源之间流通，对逆变器的功率器件和输出变压器均不利，因此必须加以限制。　　　　图1两台逆变电源并联运行示意图　　http://www.c

5、dtarena.com　　图2逆变器并联时的电压矢量关系图　　　　图3逆变器输出串电感抑制环流　　　　图4两台逆变器并联运行系统的数学模型　　http://www.cdtarena.com　　图5反馈控制方式实现均流的原理图　　　　3均流方案由于逆变电源输出是交流量，即使、在稳态下输出的幅值、频率及相位均相等，但因各逆变器电路参数及外界扰动的差异，其动态调节过程不可能完全一致，所以瞬时的电压差不可避免。为限制产生过大的环流，可在逆变器的输出端串入限流电抗，如图3所示，设L1=L2=L，R1=R2=R，则有：

6、=[RL/(2R＋2RL＋jωL)](＋)=GV(＋)(7)=(1/jωL＋2R)[(－)/2]=GH(－)(8)　　　　限流电抗的加入使环流降低，有利于并联运行，但也降低了系统的稳定精度。因此，限流电抗不宜过大，一般取RLωLR，其中ω为角频率。　　　　为使各逆变器并联时负载电流均匀分配，可将逆变器的输出电流与平均负载电流的偏差值（即环流值）作为反馈引入控制系统，图4是两台逆变器并联运行系统的数学模型，其中A1、A2为系统的闭环传递函数，Kf1、Kf2为均流反馈系数，GH为环流产生环节传递函数，GV为

7、输出电压传递函数。则有：=GV(A1Ug1＋A2Ug2)(9)=GH(A1Ug1－A2Ug2)(10)　　　　加入均流电路时′（11）′=GV(A1Ug1′－A2Ug2′)　　　　=GV[(A1(Ug1－Kf1IH)－A2(Ug2－Kf2IH)](12)　　　　设两台逆变电源的A1=A2=A，Kf1=Kf2=Kf，则上两式变为：′（13）′=GV(A1Ug1－A2Ug2)=Uo(14)　　　　式（13）表明，选择适当的均流反馈系数Kf可使2A·Kf·GH1，使IH′IH。可见加入均流环节后使IH大大减小

8、，输出电流I1、I2趋于一致。式（14）表明，加入均流电路后的输出值未变化，仍然跟踪给定电压。　　　　图5是上述反馈控制方式的原理图，逆变电源的输出电流由互感器检测，经整流滤波放大后得到直流电压UB，它反映了该电源的输出电流的大小。各电源的UB信号通过电阻RS连到公共均流母线。母线上的电压UA反映了所有电源UB的平均值。当某一逆变电源的输出电流大于平均负载电流时，UB>UA时，该电源的控制放大器N1使其给定电压U