三相并联式逆变模块的同步方法技术

一种三相并联式逆变模块的同步方法，系统中各逆变模块通过总线抢占的方法自由竞争，确定主机和从机；主机和从机分别以旁路电压和主机输出的电压为锁相跟踪源，各模块采样三相跟踪源电压与三相输出电压，计算跟踪源电压与输出电压的频率、频率差与相位差；根据跟踪源与输出电压之间的频率差，调整ＰＷＭ调制正弦波的查表步长，使其逐步锁定跟踪源频率；然后再根据跟踪源与输出电压之间的相位差，微调ＰＷＭ调制正弦波的查表步长，减小两者之间的相位差，对相位进行锁定。之后，可以通过主机在主计数器过零处发同步脉冲，从机捕获脉冲交校正其主计数器的方法进行载波同步。本发明专利技术解决了三相锁相问题，并可以消除环流中的高频分量问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三相模块化并联式逆变电源领域，尤其涉及三相并联式不间断电 源系统的同步。
技术介绍
当前，交流电源供电方式正在由集中式向分布式、全功能式发展。由多个逆 变模块并联组成的电源系统，己成为一项很有前景的工程应用方案。这种并联冗 余系统具有如下优点运行可靠，功率范围广，具有极高的系统可维修性能，在 模块出现故障时，可以很方便地进行热插拔更换或维修。其技术关键是各逆变模 块的同步问题，也即各逆变模块的输出电压应满足同幅、同频与同相，以达到均 分负载和环流为零的要求。交流并联系统的环流主要由各逆变模块之间的输出电压幅度与相位的差异造 成，可通过均流技术与锁相算法来抑制。然而，目前并没有理想的三相锁相算法， 如采样单相锁相的思想，由于每个工频周期才调整一次步长，锁相过程复杂，速 度迟缓。另外，除了基波与谐波分量外，环流中还含有不可控的高频分量。由于 上电时刻不同与晶振的漂移，各逆变模块的PWM (Pulse Width Modulation,脉冲 宽度调制)载波将不能保证同步，从而产生高频分量，这在分散式控制的并联系 统中极难消除。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是 并联式逆变模块进行同步的方法 环流中的高频分量问题。，针对现有技术中存在的问题，提出一种对三相 ，解决三相锁相问题，并在此基础上进一步解决本专利技术提供的，包括以下步骤-1. 1并联系统中各逆变模块通过总线抢占的方法自由竞争，由系统控制确定 一台主机，其余模块均设定为从机；1. 2主机以旁路电压为锁相跟踪源，而从机则以主机的输出电压为锁相跟踪 源，各模块分别进行后续步骤；1. 3采样三相跟踪源电压与三相输出电压，计算跟踪源电压与输出电压的频 率、频率差与相位差；1. 4根据跟踪源与输出电压之间的频率差，调整PWM调制正弦波的查表步 长，以改变逆变模块自身的输出电压频率，使其逐步锁定跟踪源频率；1. 5当频率已锁定，再根据跟踪源与输出电压之间的相位差，微调PWM调 制正弦波的査表步长，减小两者之间的相位差，对相位进行锁定。在上述方案中，若跟踪源电压空间矢量对应的频率在锁相范围内，对跟踪源 电压进行锁相，否则，产生一个对应于50Hz三相量的空间矢量，再进行锁相。用下述方法完成频率的锁定/go/ = /go/ -义 ， < /go/ - I其中，A。。/为目标频率，/^为基准电压的频率，义为频率调节幅限。在频率锁定后，计算出基准电压空间矢量与输出电压空间矢量的角度差Zie，再将频率对应的角度差做为PWM调制正弦波査表步长，将^e进行比例调节，经 限幅后微调查表步长，对相位进行锁定。为解决环流高频问题，本专利技术进一步对载波进行同步5. 1并联系统中各逆变模块均确定自身的主计数器，该计数器为模块的控制 算法定时触发中断，同时为PWM调制提供载波；5. 2通过一根系统同步总线，主机在主计数器过零处发出高频同步脉冲；5. 3各从机实时捕获同步脉冲，定期校正其主计数器的计数值，使之与主机 的保持同步。在上述方案中，如各逆变模块中存在多个载波，同时将主计数器的计数值赋给提供载波的多个计数器，实现单机载波一致，主从机载波同歩。本专利技术解决了三相锁相问题，并可以消除环流中的高频分量问题。附图说明图1是三相系统矢量变换的原理图2是本专利技术提出的三相锁相方法的流程图3是从机载波超前于主机载波时载波同步校正的基本原理图4是从机载波滞后于主机载波时载波同步校正的基本原理图5是本专利技术中进一步对载波同步的方法的流程图6是双脉冲形式的高频同步脉冲发生方案；图7是单脉冲形式的高频同步脉冲发生方案；图8是计数值校正导致PWM脉宽变化的示意图9是计数值校正导致PWM脉冲丢失的示意图。具体实施例方式本专利技术包括三相锁相和载波同步两部分内容，后者是用于进一步解决环流高频分量的。下面分别进行描述 1.三相锁相方法在三相交流系统中，^C三相量对应于一个旋转的空间矢量，各相分量等于该 矢量在坐标轴上的投影，如图1所示。空间矢量的旋转速度等于三相量的角速度， 对应其频率。空间矢量的相角，即其与fl轴的夹角等于相电压的相角，对应三 相量的相位。于是三相量的锁相等效为，输出电压空间矢量对跟踪源电压空间矢 量的跟踪问题。空间矢量的旋转速度可用其在载波周期间隔的角度差表示<formula>formula see original document page 6</formula>其中，《。w为本时刻空间矢量的相角，e^为上个载波周期间隔的空间矢量相角。 为计算上式，可先通过如下静止变换将三相量变换为两相量。<formula>formula see original document page 7</formula>式中，r。，K,^为6c坐标系上的三相量，&,&为aB-坐标系上的两相量。于是， 可得出弦值的计算公式<formula>formula see original document page 7</formula>其中，O为空间矢量的相角，Vm,为空间矢量的模长，Vai, Vbi分别为空间矢量的a, B 的分量。本专利技术的三相锁相的流程如图2所示。首先计算跟踪源电压空间矢量对应的频率，如其在锁相范围内，则对跟踪源电压进行锁相。否则，产生一个对应于50Hz 三相量的空间矢量，再进行锁相。锁相时，先完成频率跟踪再进行相位调节。频率跟踪方法为<formula>formula see original document page 7</formula>其中/g。。/为目标频率，人/为跟踪源电压的频率，X为频率调节幅限。X的引入可 限制频率跟踪速度，避免逆变输出频率突变，其值可由频率跟踪速度指标求得。 在频率跟踪完成后，进行相位调节。可计算出基准电压空间矢量与输出电压空间 矢量的角度差J0。再将频率对应的角度差做为PWM调制正弦波査表步长。在此 基础上，将ZJ0进行比例调节，经限幅后微调査表步长，从而校正相位差。2.载波同步方法下面结合这图5至9对载波同步进行说明。其中，载波同步方法的流程如图5所示。其中的一些步骤图6至图9进行说明。假定各逆变模块的处理器均以定时计数器Timed为主计数器，载波同步方法 的基本原理如图3与图4所示。在图3中，从机载波超前于主机载波￡ ^个计数 值，主机在载波过零处发出高频同步脉冲。经过硬件电路延迟了De/qy个计数值， 从机才捕获到同步脉冲，捕获值为C4P。假定从机主计数器Timerl在校正时刻处 于递增计数阶段，计数值为7VC，则应将其校正为T7CAT-77CJVr—CAP+i)e/矽。 对于图4，从机载波滞后于主机载波个计数值。同样分析可得，Timerl的计 数值应校正为！7CiVr二77CAT+C4P—i)e/ay。主从机载波的相位关系判断是载波同步方法的基础，这与高频同步脉冲的发 生与捕获关系密切。同步脉冲可采用双脉冲或单脉冲两种形式发生，则捕获器的 时基定时器的计数方式也随之改变，如图6与图7所示。在图6中，主机在Timerl 过零中断后，通过1/0 口发出两个高频同步脉冲，从机捕获器的时基定时器(假定 为Timer2)与Timer本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相并联式逆变模块的同步方法，包括以下步骤：１．１并联系统中各逆变模块通过总线抢占的方法自由竞争，由系统控制确定一台主机，其余模块均设定为从机；１．２主机以旁路电压为锁相跟踪源，而从机则以主机的输出电压为锁相跟踪源，各模块分别进行后续步骤；　１．３采样三相跟踪源电压与三相输出电压，计算跟踪源电压与输出电压的频率、频率差与相位差；１．４根据跟踪源与输出电压之间的频率差，调整ＰＷＭ调制正弦波的查表步长，以改变逆变模块自身的输出电压频率，使其逐步锁定跟踪源频率；１．５当频率已锁定，再根据跟踪源与输出电压之间的相位差，微调ＰＷＭ调制正弦波的查表步长，减小两者之间的相位差，对相位进行锁定。

【技术特征摘要】
1、一种三相并联式逆变模块的同步方法，包括以下步骤1.1并联系统中各逆变模块通过总线抢占的方法自由竞争，由系统控制确定一台主机，其余模块均设定为从机；1.2主机以旁路电压为锁相跟踪源，而从机则以主机的输出电压为锁相跟踪源，各模块分别进行后续步骤；1.3采样三相跟踪源电压与三相输出电压，计算跟踪源电压与输出电压的频率、频率差与相位差；1.4根据跟踪源与输出电压之间的频率差，调整PWM调制正弦波的查表步长，以改变逆变模块自身的输出电压频率，使其逐步锁定跟踪源频率；1.5当频率已锁定，再根据跟踪源与输出电压之间的相位差，微调PWM调制正弦波的查表步长，减小两者之间的相位差，对相位进行锁定。2、权利要求l所述的三相并联式逆变模块的同步方法，其特征在于，若跟踪 源电压空间矢量对应的频率在锁相范围内，对跟踪源电压进行锁相，否则，产生 一个对应于50Hz三相量的空间矢量，再进行锁相。3、权利要求2所述的三相并联式逆变模块的同步方法，其特征在于，用下述 方法完成频率的锁定<formula>formula see ori...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国顺，孙文焕，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]