逆变器并联系统中基准信号同步的一种方法
逆变电源并联技术
逆变电源并联技术Parallel Strategy of Inverter陈 宏 胡育文(南京航空航天大学航空电源科技重点实验室 210016)Chen Hong Hu Yuwen (Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 210016 China) 摘要 逆变器并联是提高电源系统可靠性,扩充系统容量的有效方式。
本文介绍了逆变电源并联的原理、技术要求和特点。
对当前采用的逆变电源并联方案进行了总结和分类。
在此基础上详细分析了各种并联方案的特点和内在关系,指出了逆变电源并联技术的发展趋势。
关键词:逆变电源 并联 环流中图分类号:TM464Abstr act The parallel operation of inverter is not only a very useful method to increase the capac 2ity of power system,but also a good way to improve reliability of it 1This paper introduces the princi 2ple of inverter .parallel operation 1Several methods are summed up and classified 1Features and problems of these strategies are discussed and inner relationship has been described 1The developing process of in 2verter .s parallel is shown clearly in this paper 1Keywor ds:Inverter,parallel,circumfluence陈 宏 男,1972生,博士研究生,研究方向为电力电子与电力传动。
逆变器的并联运行技术
半百≯ 守
圈５两逆变器并联向负载供电
上式表明，两模块有功功率的均衡主要取决于功 率角ａｌ和８２的一致性，而无功功率主要取决于逆变 器输出电压有效值ＥＩ和Ｅ２的一致性。令各模块
∞２∞ｏ—ｍ·Ｐ
Ｖ＝Ｖｏ—ｎ·Ｑ
——————————————————————中—国—电—工——技—术—学——会—电—力——电—子—学—套——第—七—次——奎—国—学—术——舍—设———————————————————～～
逆变器的并联运行技术
南京航空航天大学刑 岩戚惠严仲光赵修抖（南京２１００１６）
信息技术的迅速发展，对其供电系统的容量、性 能和可靠性要求越来越高．也推动着电力电子技术的 研究不断深入，研究领域不断拓宽。多模块并联实现 大容量电源被公认为当今电源变换技术发展的重要 方向之一。多个电源模块并联，分担负载功率，各个 模块中主开关器件的电流应力太大减小，从根本上提 高可靠性、降低成本。同时，各模块的功率容量减小 而使功率密度大幅度提高。另外，多个模块并联，可 以灵活构成各种功率容量，以模块化取代系列化，从 而缩短研制、生产周期和成本，提高各类开关电源的 标准化程度、可维护性和互换性等。
（１）一台或多台投人运行时，相互问及与系统的 频率、相位、幅度必须达到一致或小于容许误差时才 能投人，否则可能给电网造成强烈ｊ中击或输出失真。 而且并联工作过程中，各逆变器也必须保持输出一 致，否则。频率的徽弱差异的积累将造成并联系统输 出幅度的周期性变化和波形畸变；相位不同使转出幅 度不稳。
（２）功率的分配包括有功和无功功率的平均分 配，即均流包括有功和无功均流。直流电源的均流技 术不能直接适用。
一种组合式三相逆变器基准信号的产生方法
一种组合式三相逆变器基准信号的产生方法
刘磊;王建华;龚春英
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2009(43)1
【摘要】基准正弦波信号的质量直接影响到逆变器输出正弦波形的幅值、频率及失真度(THD),因此要求基准正弦波发生电路能够提供稳定度高和THD小的正弦波形.以往的组合式三相逆变器基准电路各相需共用两个高频信号,易受干扰.鉴于此提出了一种基于锁相技术的基准正弦波发生电路,3个单相逆变器之间无需任何互连信号线,每个单相逆变模块完全独立且可互换,因此实现简单可靠,十分适合于组合式三相逆变器.
【总页数】3页(P73-75)
【作者】刘磊;王建华;龚春英
【作者单位】南京航空航天大学,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,江苏,南京,210016;南京航空航天大学,江苏,南京,210016
【正文语种】中文
【中图分类】TM464
【相关文献】
1.一种非线性电子负载基准电流的产生方法 [J], 龙厚涛;侯振义;孙刚;王伟
2.一种DDS产生可切换调制信号产生方法 [J], 钱敏;刘杨麟
3.组合式三相逆变器同步控制方法 [J], 郑志曜;孙钦斐;王江波;杨仁刚
4.一种DDS产生可切换调制信号产生方法 [J], 钱敏;刘杨麟
5.一种适用于独立小容量交流电网的APF电流基准产生方法 [J], 陈东华;江晨;谢少军;周波
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三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器
三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器在现代电力系统中，大量使用了电力电子器件控制电力流动，提高电力系统的效率和灵活性。
然而，这些电力电子器件会产生很多谐波，在加重配电网的谐波污染情况。
静止同步补偿器（STATCOM）作为一种有效的电力电子器件，可以通过调节无功功率来抑制谐波和稳定配电网的电压，提高电力系统的稳定性和安全性。
本文将重点介绍围绕“三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器”的原理和操作方法。
一、三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器的原理静止同步补偿器(STATCOM)是一种无功补偿装置，它通过高速开关技术控制与电网的电压同步的电容电流，从而实现无功补偿。
它的原理是，在电容或电感器件两端加交错电压，可以产生必要的谐波电流，从而达到无功补偿的效果。
在电容电流和电感电流中，电容电流可以快速响应配电网的电压变化，从而控制其谐波水平和动态特性。
三相电压源型逆变器是一种电力电子器件，它可以将直流电转换为交流电。
逆变器通常具有一个串联开关和一个并联开关，被广泛用于交流功率调节和电力电子变换器中。
当逆变器接入到静止同步补偿器中时，其工作原理是产生双向电容电流，保持电网稳定性。
二、三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器的操作方法在实际操作中，静止同步补偿器分为两个阶段：运行和关闭。
1. 运行阶段在运行阶段中，逆变器控制器必须定期监测电网电压的相位和幅值。
当检测到不稳定的电压变化时，逆变器控制器通过提供电流控制和电位控制来补偿无功功率。
其中，电位控制是通过调整逆变器输出的电压以控制对电容器的谐波电流进行补偿。
2. 关闭阶段在关闭阶段中，可以通过自然停机或迫使停车来关闭静止同步补偿器。
自然停机是根据运行情况预设的停机时间来实现的，而迫使停车则是通过控制电子开关来实现的。
当静止同步补偿器关闭时，必须同时关闭所有逆变器。
总之，三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器是电力电子器件的重要应用，可以在稳定电力系统和抑制谐波方面起到积极的作用。
三个逆变器并联 相位
1111
1. 选择具有相同额定电压和频率的逆变器：为了确保相位同步，三个逆变器应该具有相同的额定电压和频率。
这将确保它们在相同的电气条件下运行。
2. 使用同步信号：逆变器通常具有同步信号输入端口，用于接收外部同步信号。
你可以使用一个同步信号发生器来产生同步信号，并将其连接到每个逆变器的同步输入端口。
这样可以确保三个逆变器同时接收相同的同步信号，从而实现相位同步。
3. 调整相位：在某些情况下，即使使用了同步信号，逆变器之间的相位可能仍然存在微小的差异。
你可以通过调整逆变器的相位设置来解决这个问题。
大多数逆变器都提供了相位调整的功能，可以通过设置相关参数来微调相位。
4. 监测和调试：在并联三个逆变器之后，使用电能质量分析仪或其他监测设备来监测电流和电压的相位关系。
如果发现相位不同步的问题，你可以通过调整相位设置或检查同步信号连接来解决。
确保三个逆变器的相位同步是实现并联运行的关键。
遵循上述步骤，并进行仔细的监测和调试，可以帮助你成功并联三个逆变器，并确保系统的稳定性和可靠性。
请注意，具体的操作步骤可能因逆变器型号和制造商而有所不同。
在进行任何操作之前，请务必参考逆变器的用户手册和相关文档，以确保正确操作。
如果你对逆变器并联操作不熟悉，建议寻求专业人士的帮助。
一种储能逆变器并联系统,时基同步控制方法与系统
一种储能逆变器并联系统,时基同步控制方法与系统
储能逆变器是一种能够将电能进行储存和输出的电力转换器，广泛应用于可再生能源、电动汽车、UPS等领域。
本文提出了一种基于时基同步控制的储能逆变器并联系统及其控制方法，旨在提高储能逆变器的转换效率和输出质量。
该系统采用了双向DC-DC变换器进行电能的储存和输出，并通过时基同步控制实现了电压和电流的精确控制。
具体来说，通过对输出电流进行采样和比较，得到控制信号并在每个时钟周期内对输出电流进行调节，使得输出电流能够与参考电流保持同步。
同时，系统还采用了电容电压平衡控制和电感电流平衡控制，有效避免了电容电压和电感电流的不平衡问题。
实验结果表明，该控制方法能够有效提高储能逆变器的转换效率、输出质量和稳定性，具有较高的实用性和可行性。
该方法及系统可应用于各种储能逆变器的设计与控制，对于推动可再生能源等新能源技术的发展具有重要意义。
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逆变器并联系统中基准信号同步的一种方法邢岩严仰光摘要：提出了逆变器并联或冗余并联系统中基准信号同步的一种方法，实现逆变器模块直接并联（系统不附加额外的控制模块、分散在各模块中的基准电路自动同步）、模块热插拔，又不影响逆变器单机工作。
研究了该方法的具体实现电路及工作原理，进行了定量误差分析，并给出了仿真和实验结果。
关键词：逆变器；并联；控制；信号处理中图分类号：TN86A Synchronous Method for ReferenceInput of Parallel InvertersXing Yan Yan Yangguang(Department of Automatic Control,Nanjing University of Aeronautics & Astronautics Nanjing，210016) Abstract：A synchronous method for reference input of redundantparallel inverter systems is presented. Using the processing method, the inverters can work alone or be directly connected together to perform parallel operation without extra control unit, and the output of the circuits distributed in every inverter automatically synchronize as reference signals, and furthermore on-line replacement of inverters in parallel operation is allowed. Circuit realization, principle and synchronous errors are analyzed. Finally, simulational and experimental results are given.Key words：inverter; parallel operation; control; signal processing引言信息处理技术的迅速发展，对电源变换系统(如UPS)的容量、性能和可靠性要求越来越高。
在电力电子领域，多模块并联实现大容量电源被公认为是电源技术发展的方向［1］。
多个电源模块并联分担负载功率，各个模块中主开关器件的电流应力小，从根本上保证了整个系统的可靠性。
基本的开关电源变换器分为DC/DC和DC/AC（即逆变器）两类。
80年代国外就开始研究DC-DC变换器并联运行技术，现已取得实用性的成果。
而逆变器并联要复杂得多，有两个基本条件：输出同步和均流。
所谓同步即各模块交流输出电压频率、相位和幅度一致［1，2，3］，新型逆变器采用电流电压双环瞬时反馈控制技术，输出电压同步的前提是各逆变器的基准正弦信号相同［4，5］。
理想的自由并联系统，其各模块既可单机、也可多台直接并联运行（不附加额外的控制模块），并易于容量扩展［1，2］，某些冗余并联系统甚至要求能够热插拔。
这就要求分散在各模块中的基准电路并联时自动同步、而单机时仍正常工作，采用一个公共基准信号，如文［4，5］，显然已不能满足性能要求。
1 基准信号同步的实现方法瞬时反馈逆变器的基准信号有多种产生方法，图1电路以其简单可靠而应用较广［3］。
在计数脉冲CLK的作用下, 移位寄存器（如4015）的输出Q1～Q K中为“1”的个数由0个（全“0”）逐步增至K个(全“1”)、然后逐步减至0个。
设置合适的加权电阻并求和，得到2K级阶梯波，再经隔直、滤波、放大，即生成正弦基准信号V rV r＝V rm sin（2πf r t）f r＝2－N f0/(2K)，f0为晶振频率图1 基准电路以两模块并联为例，对于任意两个图1基准发生电路，分析和实验表明：（1）上电复位电路参数的误差使分频器和移位寄存器脱离复位状态的时刻不同，基准信号可能出现较大的初始相位差；（2）晶振频率的微弱差异，对相邻两个或几个周期的V r波形的频率影响极小、可以忽略，但经时间积累，将造成其相位差在0～360°范围内的周期性变化；（3）加权电阻、滤波电路参数和电源电压的误差造成V r幅度和相位误差。
据上述分析，如果两基准电路采用共同的复位信号，就可以消除初始相位差；而分频器若经常性同时复位，则可消除振荡频率f0的误差积累，使CLK保持同步，从而实现阶梯波同频、同相。
增加了同步设计的基准信号发生电路如图2。
同步环节中的OC门实现“线与”。
图2 同步基准信号发生电路上电复位信号：两组移位寄存器复位信号同时有效、完全消除初始相位差。
单机运行时，如逆变器1，Y1＝1＝X1，基准电路正常复位。
频率同步信号：X2为CLK的二分频信号。
Y2在每个移位脉冲的下降沿复位分频器、使CLK1和CLK2有效沿（下降沿）对齐。
又同步复位信号已保证Q1～Q k和Q1′～Q k′的初态相同，故工作过程中它们保持完全同步。
单机运行时，如逆变器1：Y2＝2＝X2，出现在每个CLK1的下降沿，此时分频器是否被复位，CLK1的波形都一样，即Y2不影响单机运行。
为消除加权求和及滤波电路等参数的误差所造成的两机V r幅度和相位误差，首先调整放大倍数，使其等幅：V rm＝V rm′再由图2中平均电路输出r，作为并联系统的公共基准（V r－r）／R＝（r－V r′）／R′（1）取R＝R′，则r＝（V r＋V r′）／2＝（V rm sin（2πf r t＋θ1）＋V rm′sin（2πf r t＋θ2））／2＝V rm cos（（θ1－θ2）／2）sin（2πf r t＋（θ1＋θ2）／2）（2）式中θ1，θ2分别为两滤波电路产生的相移。
多模块并联与双机并联同理，将各模块相应同步端子COM1～COM3相连即可。
2 热插拔的实现图2同步基准电路中的同步环节和平均电路加入热插拔控制信号X k （监控器控制或手控），并在移位输入D端（图1A点）也加入同步环节X4→Y4（COM4），如图3（S是模拟开关），则可满足某些并联或冗余并联系统的热插拔要求。
图3 实现热插拔的同步环节模块先合上K再插入正在运行的系统，则该模块上X k为0，其同步输出信号均无效、不影响原有并联系统工作，但它接受系统输出的同步信号COM1～COM4，经过一段时间，新插入模块的移位寄存器状态达到与运行系统一致、滤波电路也进入稳态后，断开K，该模块即加入并联。
模块拔出前，须先合上K，以免干扰系统同步信号。
A点设置了同步环节COM4后，则可省去上电复位电路及其同步信号COM1，如图3。
上电时（输出慢起动过程），COM4保证各基准电路在第二个COM4信号出现之后即达到移位寄存器状态一致、输出同步（但在此之前的输出是随机的）。
3 误差分析和改进（1）分析图2，基本振荡信号f0和f′1不同步，频率同步信号Y2在先达到计数值而翻转的X2或X2′的上升沿复位分频器，故两个复位脉冲的间隔、即移位时钟的周期T1（1/f1）f0／（2N－1）≥f1≥f0／2NV r频率。
2Kf0／（2N－1）≥f r≥2Kf0／2N，Δf rmax／f r＝2－N频率精度和稳定度较单机运行(同晶振精度和稳定度)时低得多，但能满足绝大多数逆变器系统性能要求。
如要求f r＝50 Hz时，可取f0＝3．276 8 MHz，N=12，K=8，最大频率误差0.3‰，而要求f r＝400 Hz时，仍取f0＝3．276 8 MHz，K=8，则N=9,最大频率误差2‰。
若同步信号X2改为取自CLK的2N＋M（M≥2）分频，与上同理可以推出Δf rmax／f r降至2－N－M，如上400 Hz例中取M=5，则最大频率误差降至0.06‰。
注意要求热插拔时移位时钟CLK必须同步，故图1的B点处必须也设置同步环节、又增加一个同步信号COM5。
（2）由式(1，2)，滤波电路产生的相移θ1，θ2不完全相等，则r峰值略小于V r。
对文［4］样机参数仿真表明，滤波电路采用常规1%电阻和20%电容时，最大相差24°，代入式（1）可求得对应rm=0.978V rm；选用5%电容时最大相差6°、对应 rm= 0.999V rm。
4 仿真和实验结果对两个并联逆变器基准信号发生电路进行了仿真。
不加同步处理时，两基准信号相位差缓慢地周期性地由0°变化到360°、再到0°；按本文方法同步处理后，两基准信号始终完全同步、其平均输出r稳定。
由记忆示波器上观察实验结果，与仿真结果吻合。
而且仿真和实验表明，进一步采取均流措施后，两逆变器已实现正常稳定并联运行［4］。
5 结论（1）提出了逆变器并联或冗余系统中基准信号同步的一种方法，并给出了具体实现电路，误差定量分析。
它是在图1所示现有基准电路的基础上增加同步环节而实现的，并联模块间至少要有三个同步信号，允许热插拔。
（2）该同步方法简单、易实现，并联系统基准信号（决定输出电压）的频率精度、稳定度及峰值（或有效值）精度低于单机运行状况，但一般满足逆变器系统性能要求。
（3）提高基本时钟频率f0（同时增加分频级数N）或再增加一个同步信号COM5可以大大提高输出频率的精度和稳定度。
基金项目：江苏省应用基础基金(编号：BJ97053)资助项目。
作者简介：邢岩，女，副教授，1964年10月生。
发表过“软开关组合式变换器建模与校正”(《航空学报》，1998年第5期)等论文。
作者单位：邢岩（南京航空航天大学自动控制系南京，210016）严仰光（南京航空航天大学自动控制系南京，210016）参考文献：1 黄汉生,计算机电源技术的新进展.见：第十二届全国电源年会论文集,19972 Takokawabata, Shigenori Higashino. Parallel operation of voltage source inverters. IEEE Trans on IA,1988,24(2):281～2873 童永胜. 一种软开关组合式变换器拓扑的分析与实现:［学位论文］.南京：南京航空航天大学,19944 Chen Jiannfuh, Chu Chinglung. Combination voltage-controlled and current-controlled PWM inverters for UPS parallel operation. IEEE Trans on PE,1995,10(5):547～5585 蒿伟，陈坚. SPWM逆变器的并联运行.电力电子技术，1977,(3)：30～336 邢岩，严仰光.一种新的并联运行逆变器系统的研究.电力电子技术，1999，(6)：11～12,22收稿日期：1999-03-23修稿日期：1999-07-05。