無(wú)主可并聯(lián)逆變電源控制技術(shù)

1　 引言　　

隨著(zhù)國內電力工業(yè)的不斷發(fā)展，發(fā)電廠(chǎng)、變電站在故障情況下要求不間斷電源供電的交流負荷越來(lái)越多，對交流供電質(zhì)量和交流供電的可靠性的要求也越來(lái)越高，因此如何提高逆變器的供電質(zhì)量和供電可靠性是逆變器研究的重點(diǎn)。

逆變電源的并聯(lián)策略有很多,有主從結構[1] ,用電壓型逆變器作為主模塊控制系統電壓,電流型逆變器提供負載電流。有對等式,并聯(lián)的各個(gè)逆變器結構功能相同,相互間有信號的傳遞,但不存在隸屬關(guān)系。還有基于有功無(wú)功調節的無(wú)連線(xiàn)并聯(lián)方式[2]。

隨著(zhù)控制技術(shù)的發(fā)展，高速數字處理芯片DSP的出現，實(shí)現高質(zhì)量的交流輸出已經(jīng)不成問(wèn)題；但是如何實(shí)現逆變器的冗余設計依然是困擾開(kāi)發(fā)者的主要問(wèn)題，目前市場(chǎng)上流行的逆變器的并聯(lián)技術(shù)是采用系統監控器統一產(chǎn)生SPWM信號進(jìn)行同步和負載均分的，這種逆變器的技術(shù)缺點(diǎn)是：?jiǎn)文孀兤鞑荒芄ぷ?，必須配和系統的監控器才能工作，因此小系統的性能價(jià)格比不高；系統的可靠性取決于系統監控器的可靠性，監控器一旦損壞，整個(gè)系統將癱瘓；交流輸出不能短路，短路將會(huì )造成逆變器燒毀的危險。

2　 無(wú)主可并聯(lián)逆變控制方式

逆變器可采用的控制方法種類(lèi)繁多，每一種控制方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)采用不同的控制方法形成復合控制，可以實(shí)現取長(cháng)補短、優(yōu)勢互濟的目的，因此，復合控制是逆變器控制方法的一個(gè)發(fā)展趨勢。隨著(zhù)控制理論和數字處理芯片的迅速發(fā)展，使各種先進(jìn)控制方法的實(shí)現成為可能，逆變器的數字化控制方法成了今后交流電源領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢。

本方案采用各種控制方法相結合的復合控制，自同步和外同步結合的全新原理設計，其優(yōu)點(diǎn)是可靠性高；可單機使用也可組屏，配置方便；采用電子開(kāi)關(guān)外掛方式，方便組成UPS、EPS等其它形式的逆變電源；系統監控有三個(gè)可以錯相120度的同步信號，方便組合成三相逆變電源系統；并且三相單獨調節，每相可帶100％不平衡負載。

系統原理框　圖1

3　 硬件設計部分：

可并聯(lián)逆變模塊硬件電路由功率處理主電路、控制驅動(dòng)電路、保護電路組成，系統原理框圖如圖1，DC/DC變換電路為BOOST電路，采用高頻環(huán)進(jìn)行逆變，因而無(wú)須采用工頻變壓器，使體積減小，其作用是利用DC-DC全橋高頻隔離升壓將直流220V電壓變換成PWM整流逆變電路所需要的電壓，供后級的全橋逆變使用，其控制系統結果如圖2所示。輸出給定電流Ug與實(shí)際的輸出電壓Uk相比較后，其誤差信號經(jīng)PI調節器后與鋸齒波比較形成PWM信號，該信號再經(jīng)驅動(dòng)電路去控制BOOST電路中的開(kāi)關(guān)器件IGBT,便可使實(shí)際的輸出電壓跟蹤給定電壓。本系統采用PWM控制器SG3525獲得PWM控制信號[3]。

DC/DC變換電路控制結構簡(jiǎn)圖2

逆變器的功率處理采用全橋電路，經(jīng)過(guò)SPWM調制以后，輸出經(jīng)過(guò)濾波電感和電容濾波以后，直接和其它逆變器的輸出進(jìn)行并聯(lián)，當要求和電網(wǎng)進(jìn)行快速切換的時(shí)候，系統主監控指揮電子切換箱的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，實(shí)現與電網(wǎng)的旁路切換。

控制電路DSP TMS320F2407A完成SPWM波形的產(chǎn)生、鎖相、控制、均流以及同步信號捕捉、數據采樣等功能。使用DSP內部的模/數轉換模塊對輸出電壓反饋信號進(jìn)行采樣，通過(guò)數字PI控制器完成電壓有效值外環(huán)控制，保證輸出電壓有效值穩態(tài)無(wú)差。PI控制器的輸出乘以標準給定信號，經(jīng)數/模轉換后作為控制電路模擬部分的參考輸入信號。