正弦脉宽调制逆变电源的自动主从并联控制方法

摘要

本发明公开了一种SPWM逆变电源的自动主从并联控制方法，采用瞬时无功功率理论和并联逆变电源的输出功率特性，即通过改变逆变器的输出电压的频率来控制输出的有功功率；通过改变逆变器的输出电压幅值来控制输出的无功功率，从而把逆变电源的频率/或相位与幅值两个要素可以通过输出的有功功率P和无功功率Q进行解耦控制；系统虽存在互联信号线，但互联信号线所传递信号均为直流，可较为方便地抑制长距离传输的过程中的干扰，因此自动主从控制方式在分布式发电系统、UPS系统具有较高的实用价值，均流效果很好，系统的电压频率、幅值稳定性好。在分布式发电、UPS等系统中，本发明的SPWM逆变电源的自动主从并联控制方法，具有良好的应用前景。

主权项

1.正弦脉宽调制逆变电源的自动主从并联控制方法，其特征在于，基于瞬时无功功率理论和并联逆变电源的输出功率特性，把逆变电源的频率/或相位与幅值两个要素可以通过输出的有功功率P和无功功率Q进行近似解耦控制，并通过自动主从并联控制策略，实现多台逆变电源的并联运行；它至少包括以下内容：1)自动主从并联控制策略逆变电源自动主从控制系统中同时存在有功主模块和无功主模块，通过自动选主单元的控制，自动把输出有功功率大的模块作为有功主模块，其余模块则为有功从模块，有功功率总线P_BUS的值由有功主模块的输出有功功率功率决定；系统通过自动选主单元的控制，自动把输出无功功率大的模块作为无功主模块，其余模块则为无功从模块，无功功率总线Q_BUS的值由无功主模块输出的无功功率决定，所有从模块输出的理想无功功率均应为Q_BUS的值；假如某一台逆变电源输出有功功率P_i和无功功率Q_i不是理想的P_BUS之和Q_BUS之值，则其偏差为：由并联的逆变电源输出功率特性得出第i台逆变电源输出的有功功率偏差及无功功率偏差为：因此要使得每台逆变电源从模块实现输出功率与主模块的一致，只要每台逆变电源从模块通过采样自己输出的电流I和输出电压V₀来计算输出的有功功率P_i和无功功率Q_i，并分别与有功功率总线P_BUS和无功功率总线Q_BUS比较，求出偏差ΔP_i和ΔQ_i，再以ΔP_i作为相位_i补偿量、ΔQ_i作为幅值U_i补偿量来调整输出的电压，实现并联的各台逆变电源均分负载功率，从而实现逆变电源间高精度的均流控制；2)负载功率均分的调节过程在自动主从控制的方案中，假设第i台逆变电源模块的输出有功功率P_i大于其余各模块，则有功功率总线P_BUS被运放A_Pi驱动，则P_BUS＝P_i，第i台逆变电源模块为有功主模块，其余模块为有功从模块，得出：    ΔP_j＝P_i-P_j＞0，(其中j≠i)因此    Δf_j＞0，    从而    f_j＝f_rj+Δf_j即第j台逆变电源模块输出电压的频率是在其给定频率f_rj的基础上补偿Δf_j，使其输出电压的频率提高，输出电压的相位向前移动，从而使得第j台逆变电源模块的输出有功功率P_j逐渐增加；在P_j增加的过程中，第i台逆变电源模块的频率保持不变，而其相位却相对向后移动，即P_i逐渐减小；最终，并联运行的各逆变电源模块输出的有功功率趋于相等；在有功的均衡调节过程中，同时也实现各台逆变电源的频率、相位的同步控制；同理，可以实现无功功率的均分；3)输出功率的标么化公式在系统中如果并联的逆变电源的容量不等，则必须按照逆变电源的容量将其输出的有功功率及无功功率进行标么化处理，在自动选主单元和频率、幅值补偿单元的控制下，各逆变电源能够按其容量来负担负载的有功功率及无功功率，即：容量大的逆变电源输出较多的功率，容量小的逆变电源输出较少的功率；标么化关系式为： $\frac{P_1}{S_1}=\frac{P_2}{S_2}=······=\frac{P_n}{S_n}----\left(3\right)$ $\frac{Q_1}{S_1}=\frac{Q_2}{S_2}=······=\frac{Q_n}{S_n}----\left(4\right)$即由每台逆变电源的功率计算单元应把实际输出的有功功率值及无功功率值送出之前，应将它们按照式(3)、式(4)进行标么化处理。