[發明專利]一種逆變器并聯控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201310033325.5
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103117644A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 李輝;楊洪軍
• 申請（專利權）人: 山東艾諾儀器有限公司
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M7/44
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 劉玉玲

技術領域

本發明屬于逆變器并聯控制技術領域，具體涉及的是一種基于瞬時平均電流前饋與功率調節相結合的逆變器并聯控制系統及控制方法。

背景技術

隨著社會的發展，電源系統(本質即逆變器)的應用越來越廣泛，人們對其要求也越來越高，單臺的缺點日益明顯，于是逆變器并聯系統的研究及應用就顯得愈發重要。

目前所采用的逆變器并聯控制技術主要有以下幾種：集中控制、主從控制、分散邏輯控制、無互聯線控制，其中前三種并聯技術采用互聯通訊方式，利用電流自動均流法或有功無功調節法，可以取得較好的均流效果和穩態指標，但是由于互聯線的存在，可靠性低，系統復雜，冗余性差。無互聯線控制方式由于取消了互聯線，因此可靠性高，系統簡潔，但是由于該方式采用功率調節方式，因此調節滯后一個周期，動態性能差；另外，該方式基于基波的有功無功調節，在帶非線性負載尤其是整流性負載時，諧波電流均流效果不理想，并且受并聯阻抗的影響非常大，甚至關系能否成功并聯運行。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種基于瞬時平均電流前饋與功率調節相結合的逆變器并聯控制方法和控制系統，實現大功率的逆變器的并聯運行，該并聯系統采用無互聯線控制，既能夠實現基波電流的均分，又能夠抑制諧波環流，提高均流響應速度，結構簡單，可靠性高。

本發明所述的逆變器并聯控制系統，包括一數字化控制模塊、一模擬控制模塊、一前橋逆變模塊和一LC濾波模塊，上述模塊依次連接，所述的數字化控制模塊包括一幅值控制器和一均流控制器模塊，均流控制器模塊包括瞬時平均電流前饋控制器和功率調節器，瞬時平均電流前饋控制器用于以瞬時平均電流作為參考信號、以逆變器輸出電流作為反饋實現均流控制，功率調節器包括PQ計算模塊、有功調節模塊和無功調節模塊，有功調節模塊采用電壓幅值調節，無功調節模塊采用頻率調節，用于實現并聯系統的基波電流均分。瞬時平均電流前饋控制器中設有瞬時均流調節器G（s），瞬時均流調節器G（s）采用P調節。所述的模擬控制模塊采用瞬時電壓波形控制。

在逆變器并聯系統的每臺逆變器輸出端設置如上控制系統，并聯系統中的單臺逆變器波形控制采用電壓雙環控制，數字化控制模塊實時計算逆變器輸出的電壓有效值，并將其反饋到電壓有效值外環，通過PI控制后，實現穩態電壓的幅值控制，保證逆變器的輸出電壓幅值穩定且滿足要求。同時逆變器實時采集輸出的電壓瞬時值，并將其反饋到瞬時電壓內環，通過P控制后，實現瞬時電壓波形控制，降低電壓失真度，保證輸出電壓波形的質量和瞬態性能。逆變器并聯系統運行時，在電壓閉環控制的基礎上，引入瞬時平均電流前饋控制，使并聯系統中的各逆變器的瞬時平均電流與自身輸出的瞬時電流相比較，其誤差經過瞬時均流調節器G(s)調節后，加到瞬時電壓給定。當逆變器自身輸出電流小于并聯系統瞬時平均電流時，經過G(s)調節，會增大瞬時電壓給定，從而使自身的輸出電流能夠快速跟蹤并聯系統的平均電流，實現對環流的抑制。

瞬時平均電流前饋將瞬時平均電流作為參考信號，以自身輸出電流作為反饋，實現均流控制，系統均流響應快，但是存在一定缺陷，瞬時平均電流前饋采用瞬時均流調節器G(s)調節，G(s)一般采用P調節，其值不能設置的太大，否則會引起系統振蕩，因此P值必須控制在一定范圍內，在實際應用中受到一定限制。針對這一問題，本發明在瞬時平均電流前饋的基礎上引入了功率調節，從而把瞬時平均電流前饋與功率調節相結合。而功率調節則基于有功無功調節，在并聯逆變器間特性呈現阻性時，采用有功調壓、無功調頻可以實現并聯系統的基波電流均分。

在逆變器并聯系統中的每一個逆變器輸出端均設置一上述控制系統，所述控制系統所采用的控制方法為首先實時采集相應逆變器的瞬時輸出電壓Uo和瞬時輸出電流io并送入該系統的數字化控制模塊，由數字化控制模塊計算得出瞬時電壓給定值Uins_ref，然后將瞬時電壓給定值Uins_ref送入模擬控制模塊，經過控制后得到電壓控制量Ug，再經前橋逆變模塊調節、LC濾波模塊濾波后輸出，本發明的特點在于在數字化控制模塊內部信號的處理步驟如下：

1）、瞬時輸出電壓Uo經離散化傅里葉分解DFT計算出電壓有效值Urms_feed，與電壓幅值給定值Urms_ref相比較，得到誤差信號e(t)_u；同時，PQ計算模塊根據瞬時輸出電壓Uo和瞬時輸出電流io計算得出有功功率P和無功功率Q；

2）、有功功率P送入有功調節模塊，經有功調壓調節后獲得的信號值與步驟1）產生的誤差信號e(t)_u相減后得到幅值誤差信號e(t)_up，此信號送入幅值控制器計算得出幅值調節值Urms_c；