一种交流驱动逆变器并联控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种交流驱动逆变器并联控制系统及方法，本发明专利技术系统将原单机系统中的控制单元分为主控单元、并联模块控制单元两个主要控制部分。主控单元主要实现整个系统的计算和控制功能；并联模块控制单元实现功率模块信息的采集并上传、驱动功率单元以及基本的硬件故障保护。主控单元与并联功率模块控制单元间经由增设的并联通信回路完成功率模块数据的上传和驱动控制信号的下发。本发明专利技术方法各并联模块控制单元通过载波同步信号来实现载波和控制信号的同步；各并联模块间通过环流值实时调整发波比较值来实现系统环流的抑制。该方法可以实现模块化的逆变器并联系统搭建和环流的有效抑制，是一种有着较好应用前景的交流驱动系统逆变器并联方法。

【技术实现步骤摘要】
一种交流驱动逆变器并联控制系统及方法
本专利技术涉及逆变器并联控制领域，具体涉及一种交流驱动逆变器并联控制系统及方法。
技术介绍
交流逆变驱动调速系统已经成熟广泛地应用于各工业生产领域，在大功率调速系统中，随着功率的增大，在电压一定的情况下，所需电流也会大幅增加。由于材料和工艺的限制，大功率开关器件电流容量往往难以满足要求。逆变器并联技术是将容量较小的变频/逆变模块，通过并联的方式，分担负载功率，降低单台设备开关管的电流负荷。该技术采用模块并联的方式，一方面，可以通过改变并联模块数目灵活的调整调速系统的容量；另一方面，在单台变频器出现故障时，可以单独切除故障模块，其他模块可以组成降额系统继续投入运行，提高了系统的冗余和可维护性。逆变器并联技术在逆变电源和UPS领域中有较多的研究，但其输出对象一般为恒频恒压的电网电源，其主要控制目标是实现功率分配和可靠传输。但在交流电机驱动领域，其控制对象为交流电机，逆变驱动单元电压幅值、频率是随着电机的不同运行工况而不断变化的，且其控制目标一般为转速和转矩。由于控制对象和控制目标不同，逆变器电源领域的并联技术方案不能直接应用到交流驱动领域。在交流驱动领域，较为传统的逆变器并联方案一般为硬件级别的功率扩展，即直接扩展功率模块，然后接受统一的驱动脉冲信号，通过相同的物理路径和驱动器件保证各逆变模块间驱动信号一致，进而实现各功率模块间的均流。该方法中，对于并联逆变模块参数存在差异引起的环流，不能进行有效的抑制，对于系统由于偶发因素引起的环流，也不能及时的进行消除。在逆变器并联驱动系统中，信号同步主要有两个方面：1、主控制单元下发到各并联模块单元的驱动使能禁止控制命令的一致性。具体的，如：在主控单元下发驱动使能/禁止命令时，可能出现部分并联模块已经使能驱动，而另一部分并联模块仍处于驱动封锁状态。2、各从控制模块驱动信号相位一致性。具体的，如：单台逆变器中从控制模块驱动信号周期主要由载波频率和各模块的计数器/晶振确定，在并联逆变系统中，各并联模块控制板发波晶振的差异，会导致其计数器之间存在累计误差。这样，即使在发波占空比给定相同的情况下，也可能出现并联模块间相同桥臂上驱动信号较大的电平误差。上述问题都有可能导致并联系统产生较大环流。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种交流驱动逆变器并联控制系统及方法。本专利技术系统的技术方案为一种交流驱动逆变器并联控制系统，其特征在于，包括：主控制单元、多台并联模块单元、并联输出电抗器；主控制单元包括主控制单元控制板和主控制单元通信转接板；并联模块单元包括并联模块通信转接板、并联模块控制板和并联模块功率单元；所述主控制单元控制板与所述主控制单元通信转接板通过导线连接；所述的并联模块通信转接板、并联模块控制板、并联模块功率单元通过导线依次串联连接或所述主控制单元通信转接板分别与所述的多个并联模块单元中并联模块通信转接板通过通信线依次连接；所述主控制单元通信转接板与所述的多个并联模块单元中并联模块通信转接板通过通信线依次串联连接。作为优选，所述主控制单元控制板用于实现速度控制控制运算处理、电流控制控制运算处理、电压控制控制运算处理；作为优选，所述主控制单元控制板用于实现N台并联模块单元的母线电压、三相输出电流值的集中计算处理功能；作为优选，所述主控制单元控制板用于下发各并联模块单元的发波电压值即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相驱动电压比较值CmprABC_j，下发第j(j∈[1,N])台并联模块单元的控制命令即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的发波使能/禁止命令，CmprABC表示N台并联模块单元生成的总的三相电压比较值，CmprABC_j表示第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相驱动电压比较值，取k＝a，b，c表示逆变模块三相变量，CmprABC_j(k)表示第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相电压中第k相比较值；作为优选，所述主控制单元通信转接板用于主控制单元与各并联模块单元的信息传输，接收各并联模块单元上传的运行信息即母线电压Udc、三相电流Iabc、功率模块温度、运行/停止状态，下发各并联模块单元的发波电压值即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相驱动电压比较值CmprABC_j，下发第j(j∈[1,N])台并联模块单元的控制命令即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的发波使能/禁止命令；作为优选，所述并联模块控制板用于实现并联模块单元中母线电压Udc、三相电流Iabc、功率模块温度、硬件过压故障信号、硬件过流故障信号采集、硬件过压故障保护处理、硬件过流故障保护处理；经由所述并联模块通信转接板，接收主控制单元发送的各并联模块单元的发波电压值即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相驱动电压比较值CmprABC_j，下发第j(j∈[1,N])台并联模块单元的控制命令即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的发波使能/禁止命令；上传第j(j∈[1,N])台并联模块单元的运行状态信息；生成驱动发波信号以驱动所述并联模块功率单元；作为优选，所述并联模块通信转接板用于第j(j∈[1,N])台并联模块单元与主控制单元间的信息传输；第j(j∈[1,N])台并联模块单元的运行信息包括母线电压Udc、三相电流Iabc、功率模块温度采样值，故障保护动作状态，运行/停机状态，接收所述主控制单元下发下发各并联模块单元的发波电压值即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相驱动电压比较值CmprABC_j，下发第j(j∈[1,N])台并联模块单元的控制命令即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的发波使能/禁止命令。本专利技术方法的技术方案为一种交流驱动逆变器并联控制方法，其特征在于，包括：信号采样阶段控制、计算控制阶段控制、命令下发阶段控制、信号同步处理以及环流抑制处理。作为优选，所述信号采样阶段控制为：所述第j(j∈[1,N])台并联模块单元的并联模块控制板采集并联模块的母线电压、三相电流、功率模块温度，结合编号信息j，发送给所述并联模块通信转接板，发送至所述主控制单元通信转接板，通过所述主控制单元通信转接板发送到所述主控制单元控制板；作为优选，所述计算控制阶段控制为：所述主控制单元控制板将接受到的各并联模块单元的母线电压Udc以及三相电流Iabc进行汇总，由N台并联模块单元总的三相输出电流值Iabc_total和母线电压Udc，具体处理计算公式如下：其中，Iabc_j为第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相输出电流值，Iabc_total为N台并联模块单元总的三相输出电流值，Iabc_avg为N台并联模块单元的三相平均电流值，Err_Iabc_j为第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相环流值，Udc表示母线电压，Udc_j为第j(j∈[1,N])台并联模块单元的母线电压值，Udc_avg为N台并联模块单元的母线电压平均值，Err_Udc_j为第j(j∈[1,N])台并联模块单元的母线电压与N台并联模块单元的母线电压平均值的差值；然后将其作为速度控制运算、电流控制运算、电压控制运算；作为优选，命令下发阶段控制为：所述主控制单元控制板将各并联模块单元的发波电压值即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相驱动电压比较值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流驱动逆变器并联控制系统，包括其特征在于，包括：主控制单元、多台并联模块单元、并联输出电抗器；主控制单元包括主控制单元控制板和主控制单元通信转接板；并联模块单元包括并联模块通信转接板、并联模块控制板和并联模块功率单元；所述主控制单元控制板与所述主控制单元通信转接板通过导线连接；所述的并联模块通信转接板、并联模块控制板、并联模块功率单元通过导线依次串联连接或所述主控制单元通信转接板分别与所述的多个并联模块单元中并联模块通信转接板通过通信线依次连接；所述主控制单元通信转接板与所述的多个并联模块单元中并联模块通信转接板通过通信线依次串联连接。

【技术特征摘要】
1.一种交流驱动逆变器并联控制系统，包括其特征在于，包括：主控制单元、多台并联模块单元、并联输出电抗器；主控制单元包括主控制单元控制板和主控制单元通信转接板；并联模块单元包括并联模块通信转接板、并联模块控制板和并联模块功率单元；所述主控制单元控制板与所述主控制单元通信转接板通过导线连接；所述的并联模块通信转接板、并联模块控制板、并联模块功率单元通过导线依次串联连接或所述主控制单元通信转接板分别与所述的多个并联模块单元中并联模块通信转接板通过通信线依次连接；所述主控制单元通信转接板与所述的多个并联模块单元中并联模块通信转接板通过通信线依次串联连接。2.根据权利要求1所述的交流驱动逆变器并联控制系统，其特征在于：所述主控制单元控制板用于实现速度控制控制运算处理、电流控制控制运算处理、电压控制控制运算处理；所述主控制单元控制板用于实现N台并联模块单元的母线电压、三相输出电流值的集中计算处理功能；所述主控制单元控制板用于下发各并联模块单元的发波电压值即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相驱动电压比较值CmprABC_j，下发第j(j∈[1,N])台并联模块单元的控制命令即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的发波使能/禁止命令，CmprABC表示N台并联模块单元生成的总的三相电压比较值，CmprABC_j表示第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相驱动电压比较值，取k＝a，b，c表示逆变模块三相变量，CmprABC_j(k)表示第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相电压中第k相比较值。3.根据权利要求1所述的交流驱动逆变器并联控制系统，其特征在于：所述主控制单元通信转接板用于主控制单元与各并联模块单元的信息传输，接收各并联模块单元上传的运行信息即母线电压Udc、三相电流Iabc、功率模块温度、运行/停止状态，下发各并联模块单元的发波电压值即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相驱动电压比较值CmprABC_j，下发第j(j∈[1,N])台并联模块单元的控制命令即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的发波使能/禁止命令。4.根据权利要求1所述的交流驱动逆变器并联控制系统，其特征在于：所述并联模块控制板用于实现并联模块单元中母线电压Udc、三相电流Iabc、功率模块温度、硬件过压故障信号、硬件过流故障信号采集、硬件过压故障保护处理、硬件过流故障保护处理；经由所述并联模块通信转接板，接收主控制单元发送的各并联模块单元的发波电压值即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相驱动电压比较值CmprABC_j，下发第j(j∈[1,N])台并联模块单元的控制命令即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的发波使能/禁止命令；上传第j(j∈[1,N])台并联模块单元的运行状态信息；生成驱动发波信号以驱动所述并联模块功率单元。5.根据权利要求1所述的交流驱动逆变器并联控制系统，其特征在于：所述并联模块通信转接板用于第j(j∈[1,N])台并联模块单元与主控制单元间的信息传输；第j(j∈[1,N])台并联模块单元的运行信息包括母线电压Udc、三相电流Iabc、功率模块温度采样值，故障保护动作状态，运行/停机状态，接收所述主控制单元下发下发各并联模块单元的发波电压值即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的三相驱动电压比较值CmprABC_j，下发第j(j∈[1,N])台并联模块单元的控制命令即第j(j∈[1,N])台并联模块单元的发波使能/禁止命令。6.一种利用权利要求1所述的交流驱动逆变器并联控制系统进行交流驱动逆变器并联控制方法，其特征在于，包括信号采样阶段控制、计算控制阶段控制、命令下发阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：金富宽，王胜勇，卢家斌，王傲能，
申请(专利权)人：中冶南方武汉自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42