國(guó) 海，李踴鹿

（1.安徽科技學(xué)院工學(xué)院，安徽鳳陽(yáng)233100；2.黑龍江省機(jī)械科學(xué)研究院，黑龍江哈爾濱150001）

隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)電能的供應(yīng)要求日益提高，既要保障供電的可靠性，又要提供高質(zhì)量穩(wěn)定的電能，高性能、高可靠性的電源設(shè)計(jì)已成為電力電子領(lǐng)域的一個(gè)重要的組成部分[1]。

逆變電源并聯(lián)運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的冗余，是提高逆變電源供電系統(tǒng)的可靠性和擴(kuò)大供電容量的重要技術(shù)手段，已成為一種有效的電力供應(yīng)方式[2]。

1 逆變器的設(shè)計(jì)

1.1 逆變器主電路

逆變器的主電路拓?fù)洳捎脠D1的橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

L為連線電感，r為濾波電感的等效電阻，R為等效負(fù)載，為簡(jiǎn)化分析可暫時(shí)設(shè)變壓器原、副邊的匝數(shù)比N=N1/N2=1。

1.2 輸出濾波器設(shè)計(jì)[3-4]

逆變器的輸出電壓中不僅包含了50Hz正弦波，還包含了開(kāi)關(guān)頻率分量及其倍數(shù)諧波。為了得到50Hz的標(biāo)準(zhǔn)正弦波電壓，需要在逆變器的輸出端設(shè)置LC濾波器，濾掉高次諧波而得到純正的50 Hz的正弦波電壓。

選擇LC濾波器的轉(zhuǎn)折頻率fn=2000 Hz，確定了濾波器的轉(zhuǎn)折頻率，也就確定了濾波電感L、濾波電容C值的乘積。而L取值考慮:取得過(guò)大將引起過(guò)大的基波輸出電壓降；取得太小，流過(guò)濾波器電感的最大諧波電流也就越大。

2 逆變器雙環(huán)控制器的設(shè)計(jì)[5]

基于輸出電感電流內(nèi)環(huán)的電壓瞬時(shí)值反饋策略是逆變電源常用的一種方法。在該控制策略中，濾波電感電流內(nèi)環(huán)對(duì)包含在環(huán)內(nèi)的擾動(dòng)(ΔUd)，如輸入電壓的波動(dòng)、死區(qū)時(shí)間、電感參數(shù)的變化等影響能起到及時(shí)的調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)特性大大改善[6]。該方案的控制框圖如圖2所示。

圖3 雙閉環(huán)瞬時(shí)值反饋控制的逆變電源仿真實(shí)驗(yàn)波形

圖3為雙閉環(huán)瞬時(shí)值反饋控制的逆變電源仿真實(shí)驗(yàn)波形。設(shè)置系統(tǒng)仿真時(shí)間為1.2 s，在0.4 s時(shí)突加負(fù)載，在0.8 s時(shí)突卸負(fù)載。行計(jì)算處理分別得到有功功率P和無(wú)功功率Q的值，再對(duì)所得到的P、Q值按電壓頻率下垂和幅值下垂算法進(jìn)一步計(jì)算，得到電壓角頻率f和幅值U（由這兩個(gè)量即確定了逆變電源的指令電壓Uref）

逆變電源的輸出電壓頻率下垂和輸出電壓幅值下垂公式為：

本文的無(wú)線并聯(lián)理論是以下垂理論為核心展開(kāi)的，所以首先需要確保下垂理論在本系統(tǒng)的正確應(yīng)用，逆變電源并聯(lián)系統(tǒng)仿真模型設(shè)置如下：

系統(tǒng)參數(shù)：L=0.66mH，r=0.01Ω，C=10μF，E=400 V，兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行。

指令參數(shù)：電壓幅值=310 V，電壓頻率=314 rad/s，下垂系數(shù) m=0.0045，n=0.0001。

(1)兩臺(tái)逆變電源所有參數(shù)完全一致時(shí)，帶10Ω負(fù)載并聯(lián)運(yùn)行的仿真結(jié)果如圖5所示。

如圖5所示，當(dāng)兩臺(tái)逆變電源的所有參數(shù)完全一致時(shí)，下垂理論控制的并聯(lián)系統(tǒng)工作穩(wěn)定，其輸出有功和無(wú)功都得到了很好的均分，每臺(tái)電源各提供系統(tǒng)總?cè)萘康囊话?，系統(tǒng)環(huán)流很小，基本為零。由此可以得出，下垂理論能夠在逆變電源并

經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：在雙閉環(huán)瞬時(shí)值反饋控制策略的控制下，在帶阻性負(fù)載尤其是整流負(fù)載時(shí)，電壓波形畸變較小，逆變電源輸出的電壓波形有很好的正弦性，電壓波形質(zhì)量較高。

3 無(wú)互聯(lián)線逆變電源并聯(lián)系統(tǒng)控制策略的仿真[7-8]

采用并聯(lián)逆變電源的控制結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示，控制系統(tǒng)對(duì)逆變電源輸出側(cè)的電壓、電流進(jìn)行采樣，然后對(duì)采樣值進(jìn)聯(lián)系統(tǒng)中應(yīng)用，并且在理想情況下，可以獲得良好的控制效果。

圖5 參數(shù)完全一致時(shí)并聯(lián)系統(tǒng)輸出波形

(2)逆變電源 1＃r為 0.01Ω，逆變電源 2＃r為 0.1Ω，其余參數(shù)一致時(shí)，帶10Ω阻性負(fù)載并聯(lián)運(yùn)行的仿真結(jié)果如圖6所示。

從圖6可以看出，由于采用的電感電流反饋控制對(duì)r的影響有良好的抑制作用，所以兩臺(tái)逆變電源在r不同的情況下并聯(lián)運(yùn)行情況良好，采用基本下垂理論仍能夠獲得很好的控制效果。

圖6 r不同時(shí)并聯(lián)系統(tǒng)輸出波形

[1] 李愛(ài)文，張承惠.現(xiàn)代逆變技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2000.

[2] 陳宏，胡育文.逆變電源并聯(lián)技術(shù)[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2002，17（5）：55-59.

[3]GUERRERO JM,VICUNA D,MATASL G,et al.A wireless controller to enhance dynamic performance of parallel inverters in distributed generation systems[J].Power Electronics IEEE Transactions,2004,19(5):1205-1213.

[4] 李樂(lè).無(wú)互聯(lián)線并聯(lián)逆變器控制技術(shù)研究[M].武漢：武漢理工大學(xué)碩士論文，2006.

[5] 段善旭，康勇，陳堅(jiān).UPS模塊化電源系統(tǒng)并聯(lián)控制策略分析[J].電工技術(shù)，2004(1)：46-50.

[6] 段善旭，康勇，孟宇，等.全數(shù)字化逆變電源并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流特性分析[J].華中理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，28（6）：27-33.

[7] 陳桂明.應(yīng)用MATLAB建模與仿真[M].（第二版）北京：科學(xué)出版社，2001.

[8] 劉金琨.先進(jìn)PID控制及其MATLAB仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.