逆變器并聯(lián)系統開(kāi)關(guān)環(huán)流的研究

摘要：多逆變器構成的微電網(wǎng)在孤島運行時(shí)，逆變器并聯(lián)系統中會(huì )存在環(huán)流問(wèn)題。對現有環(huán)流問(wèn)題進(jìn)行擴展分析，提出開(kāi)關(guān)環(huán)流的概念，并基于開(kāi)關(guān)器件級的電路模型，研究電路參數與開(kāi)關(guān)環(huán)流之間的關(guān)系，提出能夠較好抑制開(kāi)關(guān)環(huán)流的電路參數的設計原則。通過(guò)仿真和實(shí)驗明確了所提出的開(kāi)關(guān)環(huán)流概念的理論和實(shí)際意義，并驗證了對其分析以及抑制的電路參數設計方法的有效性和可行性。
關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；逆變器并聯(lián)；開(kāi)關(guān)環(huán)流；紋波

1 引言
微電網(wǎng)將各種類(lèi)型的分布式能源通過(guò)多逆變器并聯(lián)系統連接在一起。當微電網(wǎng)運行于孤島模式時(shí)，其系統電壓由各并聯(lián)逆變器共同支撐，而逆變器并聯(lián)系統由于存在環(huán)流問(wèn)題，會(huì )影響微電網(wǎng)的可靠運行。目前，環(huán)流的分析和抑制是微電網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統的重要研究?jì)热荨?br /> 文獻從逆變器并聯(lián)系統穩定性角度著(zhù)手，建立了小信號模型，并基于穩定性及動(dòng)態(tài)性能分析，得出了控制參數對系統性能的影響關(guān)系。文獻提出環(huán)流阻抗的概念，并在此基礎上提出了環(huán)流阻抗調節器用以改變并聯(lián)系統的環(huán)流阻抗，取得較好的效果。文獻對基于電壓電流雙環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統中的環(huán)流特性進(jìn)行了建模和分析。建立基于等效輸出阻抗和求解微分方程的環(huán)流特性分析方法，并給出了逆變器輸出有、無(wú)功環(huán)流與輸出電壓幅值和相位之間的定量關(guān)系。文獻對三相逆變器并聯(lián)系統中的零序環(huán)流進(jìn)行了模型和分析研究。文獻提出逆變器并聯(lián)系統中統一調制概念，但與之相關(guān)的各因素間如何相互影響及如何進(jìn)行抑制等問(wèn)題，還未更深入探討。
這里在基于文獻的研究成果上，對逆變器并聯(lián)系統中環(huán)流概念進(jìn)行了擴展，提出了開(kāi)關(guān)環(huán)流的概念，同時(shí)基于開(kāi)關(guān)器件級模型對開(kāi)關(guān)環(huán)流問(wèn)題進(jìn)行了詳盡分析。通過(guò)分析并聯(lián)系統中各電路參數與開(kāi)關(guān)環(huán)流之間的相互關(guān)系，提出了能較好抑制開(kāi)關(guān)環(huán)流的電路參數的設計原則。最后通過(guò)仿真和實(shí)驗證明了所提出的開(kāi)關(guān)環(huán)流概念的理論和實(shí)際意義，并驗證了電路參數設計方法的有效性和可行性。

2 開(kāi)關(guān)環(huán)流的概念
圖1示出由兩臺單相半橋逆變器構成的并聯(lián)系統，為單個(gè)負載供電的等效電路圖。理想情況下，兩逆變器模塊電路參數完全相同，任一時(shí)刻同一橋臂中有且僅有一個(gè)開(kāi)關(guān)管導通，忽略開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程，并聯(lián)系統共有4種工作狀態(tài)，并且在兩逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)不同時(shí)，系統會(huì )產(chǎn)生開(kāi)關(guān)環(huán)流。下面給出開(kāi)關(guān)環(huán)流的定義。逆變器并聯(lián)系統中的環(huán)流共由三部分組成：①直流環(huán)流：由于逆變器各模塊輸出電壓的直流偏置不同而產(chǎn)生的環(huán)流；②工頻環(huán)流：由于各模塊輸出電壓工頻分量(幅值、相位)的差異而產(chǎn)生的環(huán)流；③開(kāi)關(guān)環(huán)流：由于各模塊對應橋臂上非線(xiàn)性開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)不同步而產(chǎn)生的以開(kāi)關(guān)頻率為變化頻率的環(huán)流。