無(wú)主可并聯(lián)逆變電源控制技術(shù)

主從設置法和平均電流法都無(wú)法實(shí)現冗余技術(shù)，使并聯(lián)電源模塊系統的可靠性得不到很好的保證；而采用自主均流芯片UC3902依據特有的性能，如：“均流精度高，動(dòng)態(tài)響應好，可以實(shí)現冗余技術(shù)等”, 自主均流法實(shí)質(zhì)上是在N個(gè)并聯(lián)的模塊中，輸出電流最大的模塊將自動(dòng)成為主模塊，其余的模塊則成為從模塊，各個(gè)從模塊的電壓誤差依次被整定，以調節負載電流分配的不均衡。由于N個(gè)并聯(lián)的模塊中，事先沒(méi)有人為設定哪個(gè)模塊為主模塊，而是按輸出電流的大小隨機排序，輸出電流大的模塊自動(dòng)成為主模塊。本控制系統采用此芯片可以直接得到均流誤差信號，簡(jiǎn)化了控制系統復雜的電流計算，提高了系統可靠性。

UC3902集成芯片通過(guò)精確地調整變換器的輸出電壓以匹配所有的輸出電流。另外，此芯片有一個(gè)獨特的有利條件是使用了差模均載母線(xiàn)，這種結構大大增強了系統對噪音的抑制能力。UC3902均流芯片應用在電力電源中具有如下的特點(diǎn)：（1）均流精度高（2）外圍電路設計簡(jiǎn)單，不象UC3907那樣過(guò)于復雜（3）易于做熱插拔操作。

4　 軟件設計部分：

控制部分主程序主要完成開(kāi)機檢測、均流計算、同步捕捉、計算調制度，輸出SPWM波、限流保護策略。

4.1　均流計算：

從理論上講DC/AC逆變模塊的并聯(lián)條件是：各模塊輸出電壓的頻率、相位和幅值以及內阻完全相同，才能實(shí)現并聯(lián)運行，并聯(lián)模塊輸出的電流、功率完全均衡。實(shí)際系統中，由于各模塊硬件的分散性是不可避免的，各模塊的基準正弦信號的頻率和幅值也會(huì )有微小差異；以上差異都會(huì )導致各模塊輸出電壓的相位和幅值不等；相位差會(huì )引起模塊之間產(chǎn)生有功環(huán)流，幅值差會(huì )引起模塊間產(chǎn)生無(wú)功環(huán)流。

由無(wú)功功率公式

，

可知（其中N為系統中并聯(lián)模塊總數，n表示第n個(gè)模塊，為功率因數，是均流差值），減少即可減少無(wú)功環(huán)流。

無(wú)功功率電流調節可采用功率偏差控制策略，逆變器通過(guò)模塊檢測出本模塊的均流偏差值，來(lái)調節本模塊輸出的電壓值，使各個(gè)并聯(lián)逆變器模塊輸出的無(wú)功功率相等，達到均流的目的。為了使得每個(gè)并聯(lián)逆變器的電流達到均等地目的，在每個(gè)并聯(lián)逆變器的控制環(huán)上除了電壓控制環(huán)之外還加了一個(gè)均流環(huán)?？刂瓶驁D如下圖3所示。在均流控制中，均流差值信號由均流芯片uc3902給出，均流環(huán)采用不完全微分PID控制，以減小由于單個(gè)模塊數據錯誤而對整個(gè)系統的沖擊。為保證實(shí)際均流的可行性和調整范圍，采用模糊控制的思想，限定均流實(shí)際輸出的電壓在一定范圍之內（即調整后的實(shí)際輸出電壓在標準電壓內），這樣可以保證均流的可靠性。同時(shí)單步調整的幅度不能過(guò)大，一般在1V以?xún)?，否則會(huì )引起較大的環(huán)流波動(dòng)。

系統閉環(huán)控制圖3

4.2　同步控制策略

逆變電源系統中，為抑制模塊間環(huán)流的影響，必須保證各逆變模塊輸出電壓的相位、幅值及頻率的一致性，這是實(shí)現并機控制的前提。

本系統可并聯(lián)逆變器采用自同步和外同步結合的全新原理設計如圖4，在有外部同步信號的時(shí)候，逆變器輸出可以跟蹤電網(wǎng)同步或監控器給定的同步；在同步控制單元檢測一段時(shí)間如果沒(méi)有外同步信號，同步信號線(xiàn)自動(dòng)切換到自激電路，保證監控單元出現故障也能夠正常工作。這種同步控制方式即使有某個(gè)模塊因為故障損壞不能輸出同步信號，也不影響并聯(lián)運行，從而實(shí)現了內同步和外同步相結合的同步機制，這是本系統一大特點(diǎn)。逆變器用2407A 的捕獲單元，通過(guò)捕獲同步脈沖，在中斷程序中完成與市電相位、頻率的同步。

同步控制電路4