一种可以无互联线并联工作的三相逆变器及其控制方法技术

一种可以无互联线并联工作的三相逆变器及其控制方法。包括逆变功率电路和逆变控制电路两部分。其中逆变控制电路包括逆变及并联控制ＤＳＰ单元、输出电压采样电路、滤波电感电流采样电路、驱动控制电路，还包括并机功率母线电压采样电路、并机功率母线电压采样调理电路、并机功率母线电压相位捕获电路。逆变及并联控制ＤＳＰ首先根据并机功率母线相位信号进行同步控制，实现本逆变器与并机功率母线保持同频同相。然后，逆变及并联控制ＤＳＰ根据本逆变器的输出功率，分别微调基准信号的相位和幅度，实现均流控制，同时利用同步控制，对本逆变器与并机功率母线的相位偏差进行一定的约束。本发明专利技术电路结构简单、实现容易，提高无互联线并联系统的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于正弦波逆变器无互联线并联控制
，特别涉及三相逆变器无互 联线并联工作的方法和实现的

技术介绍
逆变器的并联控制有两类方法有信号互连线和无信号互连线。后者简称为“无互 联线并联”，常规的无互联线并联方法是基于外特性下垂法，通过检测本模块的输出功率， 进行有功和无功功率计算后，分别调整模块输出电压的频率和幅度等以实现均流。其优点 是硬件简洁，外部不需要增加任何额外线路，有可能最为方便的现场增/减并联模块数，也 不存在通信断路或短路等导致的系统故障。一种已有的无互联线并联方法来源于林新春， 段善旭，康勇，陈坚，UPS无互联线并联中基于解耦控制的下垂特性控制方案，中国电机工程 学报，23(12)，PP :117-122，2003。在该文中分析了常规无互联线并联下垂控制的局限性和 不稳定性，并提出了一种新的解耦控制方法。在此控制方案中，对常规的无互联线下垂控制 方法进行了改进，利用并机线上的电抗和阻抗、负载电阻对功率计算公式进行解耦，用于消 除频率下垂量与电压及电压下垂量与相位的耦合来实现调节的正确无误。利用解耦控制后 得到的新的有功、无功计算公式，计算获得的频率及电压下垂量去调节频率及电压实现下 垂控制，其控制框图如图1所示。采样此方法可以实现整个调节过程中都不存在正反馈区 域，提高系统的稳定性及动态响应性能。采用上述结构的多个正弦波逆变器可组成并联系统。以两个逆变器模块构成的 并联系统中的一个模块为例，具体说明逆变及并联控制器的构成和工作原理。参考图1，图 中P、Q分别表示本逆变器模块的功率计算信号，经过下垂控制算法，即fi = f0-Kp*P, E1 = Etl-I^Q,可以获得经过下垂调节的新的幅值及频率给定Epf1,新的频率给定通过积分可 以获得本逆变器的相位信号θ ”新的幅值信号E1及相位信号通过基准及PWM信号产生 单元可以获得驱动逆变桥的驱动信号，驱动信号通过驱动控制电路处理后驱动逆变桥，实 现逆变及并联控制。其中，有功功率P、无功功率Q的计算和常规的计算方法不同，采用了解 耦控制算法，利用线路电抗2 π fLp、电阻ιγΡ和负载电阻R对功率计算方法进行解稱，消除频 率下垂量与电压及电压下垂量与相位的耦合来实现调节的解耦、正确无误。以此来提高系 统的动态特性和稳定性。但是该方案的主要不足之处是解耦控制需要利用到线路电抗2 π fLp、电阻ιγΡ和 负载电阻R对功率计算方法进行解耦，且功率计算方法比较复杂，对投入并联的条件和过 程也没有提及特别的控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种无互连线并联工作的三相 逆变器及其控制方法。该逆变器电路结构简单、实现容易，且采用本专利技术的逆变器模块组成 的并联系统的运行稳定性、可靠性可以得到提升，可以有效的防止无互联线并联失步发散的情况，并可以减小并联瞬间冲击。本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案本专利技术一种可以无互联线并联工作的三相逆变器，包括逆变功率电路和逆变控制 电路两部分；逆变功率电路包括直流电源、三相逆变桥、输出三相滤波电感L、输出三相滤 波电容C、三相并机电感Lp;逆变控制电路包括逆变及并联控制DSP单元、并机功率母线电 压相位捕获电路、并机功率母线电压采样调理电路、并机功率母线电压采样电路、驱动控制 电路、滤波电感电流采样电路、输出电压采样电路；其中逆变及并联控制DSP单元功能块中 包括斜坡函数发生器单元、U/f模式生成单元、电压基准与输出反馈及幅度下垂调节求和 单元、电压调节器、电流基准与输出反馈求和单元、电流调节器、相角计算单元、同步控制单 元、相角与相位下垂调节求和单元、PWM信号产生单元、功率计算单元、无功下垂调节单元、 有功下垂调节单元、3/2变换单元即三相静止坐标系到两相旋转坐标系变换单元；直流电 源接于三相逆变桥的直流输入侧，三相逆变桥的输出侧接输出三相滤波电感L的一端，输 出三相滤波电感L的另一端连于输出三相滤波电容C的一端、三相并机电感Lp的一端和滤 波电感电流采样电路的输入端，输出三相滤波电容C的另一端连于输出电压采样电路的输 入端，三相并机电感Lp的另一端接于三相并机功率母线上；三相并机功率母线中的任意两 相连于并机功率母线电压采样电路的输入，并机功率母线电压采样电路的输出连于并机功 率母线电压采样调理电路的输入，并机功率母线电压采样调理电路的输出连于并机功率母 线电压相位捕获电路的输入，并机功率母线电压相位捕获电路的输出连于逆变及并联控制 DSP单元的同步控制单元的一个输入端，滤波电感电流采样电路的输出端和输出电压采样 电路的输出端分别连于逆变及并联控制DSP单元的3/2变换单元的两个输入端；给定频率 基准信号f；连于斜坡函数发生器单元的输入端，斜坡函数发生器单元的输出端分别连于相 角计算单元与U/f模式生成单元的输入端，U/f模式生成单元的输出端、3/2变换单元的电 压反馈输出端与无功下垂调节单元的输出端分别连于电压基准与输出反馈及幅度下垂调 节求和单元的三个输入端，电压基准与输出反馈及幅度下垂调节求和单元的输出端连于电 压调节器的输入端，电压调节器的输出端与3/2变换单元的电流反馈输出端分别连于电流 基准与输出反馈求和单元的两个输入端，电流基准与输出反馈求和单元的输出端连于电流 调节器的输入端，电流调节器的输出端连于PWM信号产生单元的输入端，相角计算单元的 输出端连于同步控制单元的另一个输入端，同步控制单元的输出端与有功下垂调节单元的 输出端分别连于相角与相位下垂调节求和单元的输入端，相角与相位下垂调节求和单元的 输出端连于PWM信号产生单元的另一个输入端，PWM信号产生单元的输出端连于驱动控制 电路的输入端，驱动控制电路的输出端连于三相逆变桥的驱动信号输入侧，3/2变换单元的 电流反馈输出端和电压反馈输出端还分别连于功率计算单元的两个输入端，功率计算单元 的有功功率输出端连于有功下垂调节单元的输入端，功率计算单元的无功功率输出端连于 无功下垂调节单元的输入端，其中所述的并机功率母线为所有并联工作的三相逆变器交流 输出经过三相并机电感Lp后并联连接组成的母线，为交流功率母线。逆变器投入并联运行之前，逆变及并联控制DSP单元的同步控制单元根据自身的 相位基准信号θ和并机功率母线电压相位捕获电路的输出ea。_liM，对本逆变器的相位基 准信号θ进行同步控制，在保证本逆变器与并机功率母线的频率和相位的差值在设定的 范围内，将本逆变器投入并联运行；本逆变器投入并联运行之后，输出电压采样电路、滤波电感电流采样电路采样的输出电压u。f和电感电流i…经过3/2变换单元变换得到电压、电 流反馈量Ud(lf、id(lf，电压、电流反馈量Udtlf、idif通过功率计算单元，得到本逆变器的输出有功 功率P、无功功率Q，频率基准信号f；经过U/f模式生成单元得到电压基准信号Udqref，根据 本逆变器的功率P、Q通过有功下垂调节单元、无功下垂调节单元得到幅值下垂调节量Au 和相位下垂调节量△ θ，幅值下垂调节量△ u对电压基准信号Udtffrf进行微调，相位下垂调 节量△ θ对同步控制单元的输出的相位信息θ syn进行微调，实现对基准的下垂调节，实现 并联运行；逆变及并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可以无互联线并联工作的三相逆变器，其特征在于：包括逆变功率电路（１０）和逆变控制电路（２０）两部分；逆变功率电路（１０）包括直流电源（Ｕ↓［ＤＣ］）、三相逆变桥（１０１）、输出三相滤波电感Ｌ（１０２）、输出三相滤波电容Ｃ（１０３）、三相并机电感Ｌ↓［Ｐ］（１０４）；逆变控制电路（２０）包括逆变及并联控制ＤＳＰ单元（２０１）、并机功率母线电压相位捕获电路（２０２）、并机功率母线电压采样调理电路（２０３）、并机功率母线电压采样电路（２０４）、驱动控制电路（２０５）、滤波电感电单元的输出端连于同步控制单元的另一个输入端，同步控制单元的输出端与有功下垂调节单元的输出端分别连于相角与相位下垂调节求和单元的输入端，相角与相位下垂调节求和单元的输出端连于ＰＷＭ信号产生单元的另一个输入端，ＰＷＭ信号产生单元的输出端连于驱动控制电路（２０５）的输入端，驱动控制电路（２０５）的输出端连于三相逆变桥（１０１）的驱动信号输入侧，３／２变换单元的电流反馈输出端和电压反馈输出端还分别连于功率计算单元的两个输入端，功率计算单元的有功功率输出端连于有功下垂调节单元的输入端，功率计算单元的无功功率输出端连于无功下垂调节单元的输入端，其中所述的并机功率母线为所有并联工作的三相逆变器交流输出经过三相并机电感Ｌ↓［Ｐ］（１０４）后并联连接组成的母线，为交流功率母线。流采样电路（２０６）、输出电压采样电路（２０７）；其中逆变及并联控制ＤＳＰ单元（２０１）功能块中包括斜坡函数发生器单元、Ｕ／ｆ模式生成单元、电压基准与输出反馈及幅度下垂调节求和单元、电压调节器、电流基准与输出反馈求和单元、电流调节器、相角计算单元、同步控制单元、相角与相位下垂调节求和单元、ＰＷＭ信号产生单元、功率计算单元、无功下垂调节单元、有功下垂调节单元、３／２变换单元即三相静止坐标系到两相旋转坐标系变换单元；直流电源（Ｕ↓［ＤＣ］）接于三相逆变桥（１０１）的直流输入侧，三相逆变桥（１０１）的输出侧接输出三相滤波电感Ｌ（１０２）的一端，输出三相滤波电感Ｌ（１０２）的另一端连于输出三相滤波电容Ｃ（１０３）的一端、三相并机电感Ｌ↓［Ｐ］（１０４）的一端和滤波电感电流采样电路（２０６）的输入端，输出三相滤波电容Ｃ（１０３）的另一端连于输出电压采样电路（２０７）的输入端，三相并机电感Ｌ↓［Ｐ］（１０４）的另一端接于三相并机功率母线上；三相并机功率母线中的任意两相连于并机功率母线电压采样电路（...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：华明，邢岩，胡海兵，刘凯，杨伟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]