专利名称：一种抑制逆变器并联系统直流环流的装置的制作方法
技术领域：
本发明属于逆变电源领域，涉及一种抑制逆变器并联系统直流环流的装置。
背景技术：
随着信息技术的发展，用户对交流电源供电容量和供电可靠性的要求也不断提高，逆变电源冗余并联技术是解决上述问题的有效技术手段。逆变电源并联均流控制方法主要有主从控制、下垂控制、瞬时平均电流控制和有功功率、无功功率均分电流控制，上述均流方法的关键在于实现负载电流的均分，要保证负载的有功功率和无功功率平均分配在各个并联模块中，就要控制并联模块逆变输出交流电压的幅值、相位和频率时刻相等，否则将会产生有功环流、无功环流。采用有功功率、无功功率方法的均流技术是基于功率平均控制的方法，即用有功功率控制器和无功功率控制器控制逆变器的基准电压，保持各台逆变器输出的有功功率和无功功率完全相同，从而实现负载电流的均分控制。基于有功功率、无功功率均分电流控制方法，由于其良好的均流度和可靠性在实际工业当中得到广泛的应用。现在使用的基于有功功率、无功功率均分电流控制的逆变器并联装置，如
图1所示，该装置由2个逆变模块通过CAN总线和同步总线并联构成，逆变模块1包括主电路101、 采样电路102和控制电路103，主电路101采用半桥逆变器结构，包括分压电容Cdl、Cd2，功率管H滤波电感L1和滤波电容C1，采样电路102对电感电流iu和输出电压Utjl采样，控制电路103包括锁相模块、有功功率P1和无功功率％计算模块、功率调节模块、正弦基准波生成模块、电压调节器模块、电流调节器模块和PWM驱动模块组成；逆变模块2和逆变模块1 的结构相同，包括主电路201、采样电路202和控制电路203 ；基于有功功率、无功功率均分电流控制的并联逆变器的均流原理如下逆变模块1通过CAN总线得到平均有功功率P*和无功功率Q*，与自身模块的输出有功功率P1和无功功率A相比较得到相应的功率差值，功率调节器对有功功率差值和无功功率差值调节得到电压幅值校正量Δ U1和相位校正量Δ 中逆变模块通过锁相环PLL跟踪同步总线电压相位伊*，电压参考幅值为U广和Δ仏相叠
加即得到正弦基准波的幅值U1，参考相位识*和Δ 相叠加即得到正弦基准波的相位炉
”因此可得正弦基准电压Urefl=U1Sin(旗+ P D。反馈电压U01和正弦基准电压Urefl的比较差值经电压调节器调节后得到电流环的电流基准iMfl，电流基准iMfl与电流反馈值iu 的比较差值经电流环调节器调节后得到调制电压Usl，调制电压Usl和载波经PWM驱动环节比较、放大后得到驱动脉冲去驱动开关管V1和N2,从而使逆变模块1的输出电压得到调节， 逆变模块1的负载电流跟踪平均电流；逆变模块2的调节原理与逆变模块1相同。基于有功功率、无功功率均分电流控制的并联系统，当逆变器采用正弦脉宽调制技术时，由于同一桥臂上下开关管饱和压降不一致、驱动脉冲分配不对称和控制电路中的运算放大器存在零点漂移等原因，会造成逆变输出电压当中含有直流分量ud。。图2为两台逆变器并联的直流环流等效电路原理图。Udcl为逆变器1输出电压的直流分量，Udc2为逆变器2输出电压的直流分量，Rdcl为逆变器1的等效直流电阻，Rdc2为逆变器2的等效直流电阻，Rl为负载电阻，U0为负载两端电压，Idcl为逆变器1的输出直流电流，Idc2为逆变器2的输出直流电流，Ihdc为流过逆变器1和逆变器2之间的环流。由图2 可得
权利要求
1. 一种抑制逆变器并联系统直流环流的装置，它包括逆变模块(1)、逆变模块O)、 CAN总线(3)、同步总线0)、交流母线(5)和负载(6)；每个逆变模块的电路结构完全相同， 均包括逆变主电路、采样电路、控制电路和电压直流分量抑制电路；CAN总线(3)用于给每个并联逆变模块传递平均有功功率P*和平均无功功率Q*，每个逆变模块控制电路中的功率调节器通过信号线连接到CAN总线(3)；同步总线(4)用于并联逆变模块之间的同步锁相， 每个逆变模块控制电路中的PLL模块通过信号线连接到同步总线；逆变并联模块的交流输出并联在交流母线(5)上；逆变器并联系统的并联负载(6)接在交流母线(5)上；其中逆变模块(1)包括逆变主电路(101)、采样电路(102)、控制电路(10 和电压直流分量抑制电路(104)；逆变主电路(101)采用半桥逆变器结构，包括分压电容Cdl、Cd2， 功率管Vp V2，滤波电感L1和滤波电容C1 ；分压电容Cdl的负极性端和分压电容Cd2的正极性端连接在N点，功率管V1的源极和功率管V2的集电极连接在H1点，分压电容Cdl的正极性端和功率管V1的集电极连接在一起，分压电容Cd2的负极性端和功率管V2的源极连接在一起，滤波电感L1的一端连接在H1点，另外一端和滤波电容C1的一端连接在O1点， 滤波电容C1的另外一端连接中线N，滤波电容C1的两端连接在交流母线( 上；采样电路(10 包括电感电流采样电路(102-1)和逆变输出电压采样电路(102-2)，电感电流采样电路(102-1)的输入端连接逆变主电路(101)的霍尔电流传感器，电感电流采样电路 (102-1)的输出为电感电流iu，逆变输出电压采样电路(102-2)的输入端连接在逆变主电路(101)的滤波电容C1的两端，逆变输出电压采样电路(102-2)的输出是电压u。1;控制电路(103)由有功功率P1和无功功率％计算模块(103-1)、功率调节模块(103-2)、PLL锁相模块(103-3)、正弦基准波生成模块(103-4)、电压调节器模块(103-5)、电流调节器模块(103-6)和PWM驱动模块(103-7)组成，有功功率P1和无功功率仏计算模块(103-1) 的两个输入端分别连接电感电流采样电路(102-1)的输出端和电压采样电路(102-2) 的输出端，功率调节模块(103-2)的两个输入端分别连接有功功率P1和无功功率％计算模块(103-1)的两个输出端，功率调节模块(103-2)的另外两个输入端分别连接CAN 总线中的P*和Q*，功率调节模块(103-2)输出是电压幅值校正量Δ U1和相位校正量Δ 等1;PLL锁相模块(103-3)的输入端连接同步总线(4)，PLL锁相模块(103-3)的输出是同步参考相位P *，正弦基准波生成模块(103-4)的第一输入端连接电压幅值参考值U1*,正弦基准波生成模块(103-4)的第二输入端连接PLL锁相模块(103-3)的输出端，正弦基准波生成模块(103-4)的第三、第四输入端分别连接功率调节模块(103- 的两个输出端，正弦基准波生成模块(103-4)的第五输入端连接电压直流分量抑制电路(104)的输出端，正弦基准波生成模块(103-4)的输出是校正后的正弦基准波U1Sin( ■ 》+ Δ Udel，连接到电压调节器模块(103- 的一个输入端，作为电压调节器模块103-5的参考输入电压Urefl, 电压调节器模块(103- 的另外一个输入端的输入信号是逆变器的输出电压Utjl，电压调节器模块(103-5)的输出端连接到电流调节器模块(103-6)的一个输入端，输出值i,efl作为电流环的基准电流值，电流调节器模块(103-6)的另外一个输入端的输入信号是电感电流 iu，电流调节器模块(103-6)的输出是调制信号Usl，PWM驱动模块(103-7)的输入端连接电流调节器模块(103-6)的输出端，PWM驱动模块(103-7)的输出是PWM驱动信号，用来驱动逆变主电路(101)的功率管V1和功率管V2，其特征是在所说的逆变器并联系统中，每个逆变模块分别增设一个独立的电压直流分量抑制电路模块，每个逆变模块的电压直流分量抑制电路模块的电路结构完全相同；每个逆变模块由增设的电压直流分量抑制电路模块控制自身逆变模块的输出电压直流分量为零，从而控制逆变器并联系统的直流环流为零；电压直流分量抑制电路模块(104)用于控制并联逆变模块(1)的输出电压直流分量为零，该模块由采样调理电路(104-1)、低通滤波电路(104-2)、直流分量调节电路(104-3)和第一减法比较器(104-4)顺次连接而成；采样调理电路(104-1)为电压直流分量抑制电路 (104)的第一级电路，该电路的两个输入端连接采样输入点，其中一个输入端连接逆变主电路(101)的半桥逆变器的桥臂中点H1，另外一个输入端连接逆变主电路(101)的半桥逆变器分压电容Cdl和Cd2的连接中点N，采样输入信号uH1N为频率等于开关频率的高频PWM波信号，采样调理电路(104-1)的输出端连接低通滤波电路(104-2)的输入端，低通滤波电路(104-2)的输出端连接直流分量调节电路(104-3)的输入端，第一减法比较器(104-4) 的正极性端和负极性端分别连接电压直流分量基准Udc*和直流分量调节电路(104- 的输出端Udc;1，第一减法比较器(104-4)的输出端的输出信号Δ Udca叠加到正弦基准波生成模块(103-4)的输入端，得到正弦基准波生成模块(103-4)校正后的基准电压Rsin (就—Ψ Δ Udcl，由于Δ Udcl和U1Sin(旗+炉J的直流分量大小相等，符号相反，从而达到控制逆变模块1的逆变输出电压Utjl的直流分量为零。
2.根据权利要求1所述的一种抑制逆变器并联系统直流环流的装置，其特征是直流分量抑制电路模块中的采样调理电路采用电阻分压的差分放大器结构进行采样；采样调理电路(104-1)采用差分放大器结构，用于实现高频PWM波信号的采样、衰减；采样调理电路 (104-1)由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容Cl、第四电阻R4、第二电容C2 和运算放大器ICl组成；第一电阻Rl的输入端连接逆变主电路101的半桥逆变器的桥臂中点H1，第一电阻Rl的另外一端连接运算放大器ICl的反相输入端，第二电阻R2的输入端连接逆变主电路(101)的半桥逆变器分压电容Cdl和Cd2的连接中点N，第二电阻R2的另外一端连接运算放大器ICl的同相输入端，第三电阻R3和第一电容C1并联，并联的一端连接运算放大器ICl的反相输入端，并联的另外一端连接运算放大器ICl的输出端，第四电阻R4 和第二电容C2并联，并联的一端连接运算放大器ICl的同相输入端，并联的另外一端连接到地；运算放大器ICl的输出连接到低通滤波器(104-2)的输入端。
全文摘要
本发明公开了一种抑制逆变器并联系统直流环流的装置，是在现有的逆变器并联系统的控制电路中增设直流环流控制装置，直流环流控制装置由电压直流分量抑制电路构成。并联系统中的每个逆变模块有自己独立的电压直流分量抑制电路，通过对逆变半桥中点和分压电容中点之间的高频PWM波差分放大采样、低通滤波、比例积分调节得到电压直流分量反馈量，把电压直流分量反馈量和电压直流分量基准值比较所得直流分量偏差和逆变基准电压相叠加，通过校正逆变基准值控制每台逆变器电压直流分量为零，从而使并联系统的直流环流为零。本发明结构简单，实现方便，既保留了原有并联系统的特点，又消除了并机直流环流。
文档编号H02M7/48GK102231608SQ20111018485
公开日2011年11月2日 申请日期2011年7月4日 优先权日2011年7月4日
发明者于玮, 何国锋, 徐德鸿 申请人:浙江大学