[發明專利]一種分布式ISOP逆變器及其輸入均壓輸出同幅值控制方法

有效

• 申請號: 201310151144.2
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103269177A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 方天治;王健;阮新波
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種分布式ISOP逆變器及其輸入均壓輸出同幅值控制方法，屬于電能變換裝置的直流-交流變換器領域。

背景技術

近年來，隨著對電力電子技術的深入研究，人們對電能變換裝置的要求越來越高，特別是在許多高直流輸入電壓的應用場合，對其后級變換器中器件的選取比較困難。例如在城市軌道交通車輛中，它們的受流器從架空接觸網或第三軌接收直流電能，其供電電網有750V直流及1500V直流兩種體制，前者允許電壓變化范圍為500--900V，后者允許電壓變化范圍為1000--1800V。又例如我國鐵路旅客列車采用600V直流供電，其電壓變化范圍為500--660V直流，船舶供電系統中電源電壓有的采用850--1250V直流，高速電氣鐵路中的直流母線電壓更是高達2160--2600V。可見，如此高的輸入電壓幅值，對上述電氣系統中的逆變電源器件的選取提出了嚴峻的挑戰。另外，在某些場合，比如三相輸入，如果采用功率因數校正技術，功率因數校正變換器的輸出電壓可能高達800--1000V，后級變換器很難選擇合適的開關器件。

標準化模塊的串并聯組合系統作為電力電子系統集成的重要分支，采用串并聯的組合連接方式，可以由多個小功率、低壓(輸入和輸出)的標準化模塊得到靈活多變的、任意輸入和輸出性能的功率變換系統。其中的輸入串聯型逆變器系統(包括輸入串聯輸出并聯和輸入串聯輸出串聯逆變器)非常適用于上述船舶、高速電氣鐵路和城市軌道交通等電氣系統中的逆變電源。由于該類系統輸入端采用串聯結構，每個模塊的輸入電壓將降低到原來的????????????????????????????????????????????????(為模塊數)，很容易選擇合適的開關器件，同時，輸入串聯輸出并聯逆變器系統還特別適用于輸出電流較高的交流用電場合。對于該類變換器系統，目前需要解決的關鍵問題是各模塊輸入電壓和輸出電流的均衡問題。

發明內容

針對高壓直流輸入、大電流交流輸出場合，本發明提出了一種分布式ISOP逆變器及其輸入均壓輸出同幅值控制方法，以解決輸入電壓和輸出電流的均衡問題以及系統的模塊化問題。

本發明為解決其技術問題采用如下技術方案：

一種分布式ISOP逆變器，包括電源電路和個逆變器模塊，所述電源電路包括輸入源和個輸入分壓電容--，個輸入分壓電容--依次串接后并聯于輸入源的正負輸入端之間，所述個逆變器模塊均是由全橋直流變換器連接全橋逆變器構成，全橋直流變換器的輸入端作為逆變器模塊的輸入端，全橋逆變器的輸出端作為逆變器模塊的輸出端，其中為大于等于2的自然數，所述個逆變器模塊的輸入端分別并聯于相應輸入分壓電容的兩端，個逆變器模塊的輸出端并聯后并聯于負載的兩端，每個逆變器模塊具有自己的控制環路，僅通過輸出電壓基準同步母線、輸入均壓母線和平均電流母線三根母線將系統中的逆變器模塊連接起來，實現系統模塊化。

一種分布式ISOP逆變器的輸入均壓輸出同幅值控制方法，包括如下步驟：

(1)每個逆變器模塊輸出電壓采樣信號經倍衰減后得到輸出電壓反饋，為逆變器模塊輸出電壓閉環采樣系數，輸出電壓反饋與基準電壓相減后再經輸出電壓調節器得到輸出信號，其中基準電壓通過數字信號處理器DSP同步；將所有逆變器模塊輸出電壓調節器輸出信號取平均，得到平均電感電流給定信號，通過平均電流母線將平均電感電流給定信號引入各個逆變器模塊，作為每個逆變器模塊的初始電感電流給定信號；

(2)各逆變器模塊的輸入電壓信號先經倍衰減后，通過精密電阻連接到輸入均壓母線，得到輸入電壓給定信號，為輸入電壓衰減系數；輸入電壓給定信號與每個逆變器模塊輸入電壓采樣信號相減后再經均壓調節器得到各逆變器模塊的直流誤差信號，其中均壓調節器采用比例調節器，將每個逆變器模塊的初始電感電流給定信號和各自的直流誤差信號通過等幅值移相電路，其輸出信號作為各個逆變器模塊的電感電流基準信號；

(3)各逆變器模塊的逆變級電感電流采樣信號均先經倍衰減后與相應逆變器模塊的電感電流基準相減再通過三態滯環電流調節器得到各逆變器模塊的輸出電感電流，為電流內環采樣系數；各逆變器模塊的輸出電感電流減去輸出電容電流后得到各自的輸出電流，將所有逆變器模塊的輸出電流相加后乘以輸出阻抗即得到系統輸出電壓。

本發明的有益效果如下：

1、逆變器系統的主電路拓撲采用高頻隔離的兩級式結構，便于實現各模塊輸入端串聯輸出端并聯的架構。