中频逆变器并联控制系统-研究

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1、万方数据绪论1绪论1．1并联研究的意义400Hz中频逆变电源，在军用和民用方面都有广泛的应用，现已广泛应用于航空、航天、船舶、雷达以及石油、冶金等领域‘21。因此研究这种电源有很高的实用价值。随着技术的发展，对中频逆变电源的电能质量和容量提出了更高的要求。目前高性能的逆变电源的设计应该考虑：(1)高效率、高稳定性、高可靠性、高功率容量；(2)低电磁干扰；(3)高输入功率因数，低输出阻抗；(4)模块化、智能化和网络化，显然单台逆变器已经不能满足上述要求了。逆变器的并联技术正是在这种需求下发展起来的n1。逆变器的并联运行就

2、是将多台逆变器的输出端并联在一起，共同向负载供电，负载所需要的功率由所有参与并联的逆变器平均来承担。一：在对逆变电源稳定性和容量有较高要求的场合，可以用单台逆变电源来供电，但是它一旦发生故障，这个供电设备就会瘫痪，这对整个用电系统是个致命的打击。提高供电系统稳定性和容量最好的办法就是将多台逆变器并联使用，组成N+x冗余电源。根据冗余电源的设计目标和功能实现，可分为主备式和负载均衡式两种。主备式电源是指将N台电源作为主电源给系统供电，x台电源处于待机状态，作为备用电源。当主电源发生故障的时候，备用电源自动接替故障电源工作

3、，在保持不断电的情况下可以实现故障电源的维修或者更换。整个过程不会影响设备的运行，提高了供电的连续性。负载均衡式冗余电源是指设备正常工作时，所有电源平均承担负载，即用N+X台电源承担N台电源的额定功率。由于每台电源的负载电流均小于其额定电流，只要同时发生故障的电源不多于X个，供电系统就可以正常工作。该方法可以降低单个电源的功率容量，分散系统的热应力，从根本上提高系统的可靠性乜51。无论采用哪种冗余式电源，都可以提高系统的稳定性。和传统的集中式供电系统相比，这种由多台并联运行的逆变器来取代一个单独模块供电的系统一般被称作

4、分布式供电系统(DPS)。分布式供电系统具有以下一些优点n1：(1)系统由多个模块组成，系统的容量可以大大的提高；(2)每个模块只承担一小部分功率，器件的应力较小，便于器件的选型设计；(3)可以组成冗余系统，提高系统的可靠性；(4)有利于实现供电电源的模块化，根据不同的负载，采用一个或者多个模块并联，实现整个系统的优化配置；(5)有利于提高系统组成的灵活性，实现热插拔技术。由于每个模块特性的差异，以及连线阻抗的不同，导致在分布式系统中的逆变器不能很好地均流。因此将多台逆变器并联在一起，能够可靠稳定的工作，除了有一个好的

5、电路拓扑外，还需要合理的控制策略。分布式供电要想取得快速发展，就必须解决逆变电源的并联控制问题。逆变器的输出是个交流量，所以必须要求在每个时刻，逆变器的输出电压在幅值、相位和频率上严格保持一致，确保模块之间的均流。逆变器并联技术的难点，就在于逆变器万方数据西安理工大学硕士学位论文的输出是个实时发生变化的量，让每个模块的瞬时值都保持一致有相当的难度。如果不能很好的解决一致性问题，就会在逆变器之间产生“环流”。环流是不经过负载的，只在逆变器之间来回流动。环流的存在不仅浪费了电能，降低了电源的效率，而且还会造成逆变器的崩溃。

6、因此必须设法减少并联系统的环流，提高模块间均流的程度。目前对逆变器并联的研究主要集中在两方面，一方面是通过对拓扑结构的改进来达到均流的效果：另一方面，可以保持逆变器拓扑结果不变，通过选择合适的控制策略来实现均流。第一种方法的侧重点在于对逆变器主电路的改动，普及性较差，而且故障检测和故障处理能力较差，这些因素都限制了它的应用。当前国内外研究的重点都放在并联系统的控制策略上，因此本文着重从控制策略上对中频逆变器并联控制系统进行研究。1．2并联技术研究现状逆变电源并联技术的研究始于20世纪70年代，经过这么多年的发展，无论是

7、控制策略还是并联产品都取得了长足的进步。逆变器并联系统的结构形式多种多样，从不同的角度出发有不同的分类方法。一般按照并联模块之间有无通信线，可以分为有互联线并联系统和无互联线并联系统。1．2．1并联运行控制策略1．2．1．1有互联线控制策略有互联线并联运行的控制策略主要有：集中控制、主从控制、分散逻辑控制三种n盯m1【43】一、集中控制在逆变器并联研究的初始阶段，应用较多的控制策略为集中控制。并联系统的控制模块通过检测交流母线的相位和频率，给每个逆变器发出相位同步脉冲信号。当交流母线上没电的时候，同步脉冲来自于并联控制

8、模块的晶振，每个逆变器都包含锁相环，它主要用来保证输出电压相位和频率与同步信号相同。带载运行时，并联控制模块检测总的负载电流，将负载电流除以并联系统中的逆变器个数，以此作为各台逆变器的电流参考给定，同时每台逆变器检测自己实际输出的负载电流，求出电流偏差。由于锁相环的存在，可以近似认为各并联单元的电压同相位，电流偏差是由于电压幅值不