逆变器的并联运行技术

并联的各模块为带电流内环和电压外环的正弦 渡逆变器，如图４，ＡＣ为公共负载线，ＺＩｈ为输出端导 线阻抗。
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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
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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。
本相同，Ｕｈ引起的偏差电流ｊ ｄｒ｜，，则滞后Ｕ１、Ｕ２ ９０‘，因此对相位偏差的控制，可以实现对偏差电流有 功分量的控制，使两通道分担的有功功率趋于均衡； 雨对幅值偏差的控制，可以实现对偏差电流无功分量 的控制，使无功功率趋于均衡。
偏差电流可以通过圈２电流检测环ＣＴ ＬＯＯＰ实
现。设通道１、２的电流互感器副边电流分别为，１、
式中。ｏ、Ｖｏ分别为空载时的角频率和有效值，ｍ、ｎ 分别为ｍ和Ｖ的下降率。
下垂特性使各模块的功率流受控。两模块并联 时，下垂特性使系统的频率和电压跌落到新的工作 点，该点环流最小。 ２．２非线性负载的均流
此时。视在功率Ｓ的表达式中又增加丁一项谐 波电流造成的失真功率Ｄ：
Ｓ２＝Ｐ２＋Ｑ２＋Ｄ２ 与基渡无功ห้องสมุดไป่ตู้率不同，只词速逆变器输出电压的 基波分量不会影响失真功率，解决这一问题的方法之 一是作为失真功率的函散调整电压环增益，使电压环
（１）各个逆变器模块的基准信号发生电路之间 通过局部反馈（同步信号）实现基准信号的同步（同 频、同相、同幅），为各模块提供公共的基准信号；
（２）各模块的电压调节器的辕出信号共同作用 生成各模块公共的电流基准。
并联系统突出的结构特点是： （１）电压基准同步环节和电流基准生成环节分
中国电工技术学会电力电子学会第七班奎国学书会议
４热同步并机技术［８］
一种称做“热同步并机”的邀变器件并联技术。已 应用在ＵＰＳ产品中。它不需要在两台ＵＰＳ之间设 置通信信号，在先进的微处理器所提供的数字信号处 理技术的支持下，采用独特的自适应调控技术，每台 ＵＰＳ只需检测自己的输出电压、电流、相位和功率的 变化状态．就能实现同步和均流。其基本原理是：首 先，两台ｕＰＳ的输出电压被调至相同的幅度，参数和 性能的一致性必须很好。在这一前提下．并联工作 时，若其相位略有差异则输出波形处于“超前”状态的 那台，就会承担较大的负载电流。因此，每台ＵＰＳ检 测自己每个周期输出功率的变化情况，当变化量增大 时，说明其相位超前、应略降低输出频率。每次频率 的调节量（步长）是投小的，以确保负载均分的平滑性 和频率精度。它可以做到模块的均流的不平衡度小
法。数据采集与处理，Ｖ０１．１４，№．４１９９９
１０邢岩，严仲光．一种新的并联运行逆变器系统的研究。电 力电子技术，Ｖ０１．３３，Ｎｏ．６．１９９９．１２
作者简介
戚惠硕士研充生，研充方向为电力电子技术
邢岩、严仰光晃另一文
噼一Ｃｏｎｕ＿ｏ【Ｌｅｄ ｍｄ ０且砥一ＣｏａｕｏＵｅｄ ＰＷＭ ｌｎｖ咀瞄妇
ＵＰＳＰａｒａｌｌｄＯｐｅｒａｔｉｏｎ ＩＥＥＥＴｒａｍ．ｏｎＰＥ’Ｖ０１．１０．Ｎ。５，１９９５． ５４７＾一５５８
６叶家盒，赵国蜂。ＰＷＩｖｌ逆变器双机并联运行控莉系统的研 究。电子电子技术．１９９６年第３期 ＇篙伟．陈坚．罾＿ＷＭ遒变器的并联运行。电力电子技术， １．９９７年第３期．３０—３３ ８李成章、智能化ＵＰＳ供电系统原理与维修。北京：电子工 业出版社，９９．３ ９邢岩．严仰光．逆变嚣并联系统中基准信号同步的一种方
这一方法适合开环控制的低频调制逆变器，电流
一
篷彗一
２．１竣性负载的均流
令ＺＥ。为纯感性，由图５，可导＿出模块ｆ（ｉ＝ｌ，２） 的有功功率
Ｐ｜－譬ｓｍｉ
Ｑ；：业掣 无功功率
图２电流检测环
图４并联系统中一个模块的控捌框图
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图３系统控制框田
检测、分解和控制实现电路复杂，调节时同长、精度 低。
８０年代国外就开始研究ＤＣ／ＩＸ；变换器并联运 行技术，现已取得实用性的成果，而新的均流技术、系 统稳定性等方面的研究仍在不断深入。同主电路和 控制电路的研究发展过程一样，逆变器并联运行技术 的研究也是在借鉴ＤＣ／［】ｃ并联技术的基础上不断深 人，但由于其正弦输出，其并联运行远比直流电源困 难，首先要解决三个问题：
２外特性下垂法［４］
出发点类似于直流输出变换器并联均流的下垂 法。模块间没有控制信号连线。它仅以本模块有功 功率、无功功率和失真功率为控制变量，从而使各模 块独立工作。各模块有自己的控制回种，之间唯一的 连接是各模块交流并联功率输出线。均流靠模块内 部输出频率、电压和谐波电压分别随之辖出的有功功 率、无功功率和失真功率呈下垂特性，从而实现同步 和均漉。
缺点是只适用于电流型控镧的逆变器。
参考文献
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３王晨．空速恒频率电源变换器研究【硕士论文３。南京：南
ＰＤＣ的主要功能是监控整个系统的工作状态．并 按各单元的视在功率Ｓｉ为各工作单元分配电流。
该并联系统采用单一电压调节器，ＣＣＰＩ单元无 需同步电路．故系统稳定性好．易于容量扩展；均流效 果好。问题是ＶＣＰＩ、ＯＣＰＩ和ＰＤＣ是不同性质的模 块单元，构成复杂，不能完全实现系统冗余，存在故障 瓶颈现象。
京航空航天大学，１９９＂１ ４ Ａ Ｔｕｌａｄｈａｒ，Ｈ Ｊ／ｎ，Ｔ Ｕｎｇｅｒ．Ｋ Ｍ＾ｕｃｈ ＰａｒａＩＩｄ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｓｒｌｄｅ Ｐｈａｓｅ Ｉｎｖｅｒｔｅｒ Ｍｏｄｕｌｅｓ Ｗｉｔｈ Ｎｏ Ｃｏｎｍ９］ｌＤｒｄｔｄⅢ艟一
ｔｉｏｍ．Ａ瞰：卯．９４—１００
５ Ｊｈｎ—ｈｈＣｈｉｎ ａｎｄＣＫＩＩｇ—ＬｕｎｇＣｈｕ．ＣａｒｂＯｎａｔｉｏｎＶｏＩ卜
散在各个逆变器模块中．各模块完全等价。 （２）构成并联系统时不用附加额外的控制模块，
通过模块阃的少量信号线（２～３条）实现输出同步和 均流。
（３）理论上可以任意数目模块关联，也可单机运 行。其优良的控制性能体现在：
ｆｉ］关联系统的动、静态性能不低于单模块设计 性能。
［２］各模块电感电漉的均衡程度基本上只取决 于各模块电汽反馈系数的一致性。当电流采样电路 参数安全相同时，理论上各模块控有均流误差。
（３）故障保护。除单机内部故障保护外，当均流 或同步异常时，也要将相应逆变器模块切除。必要时 还要实现不中断转换。
目前，实现逆变器并联运行的几类典型方法有：
１自整步法［１。２。３］
并联系统中各模块是等价的，投有专门的控制模 块。通过模块的均流线实现同步和均流。源于航空 恒速恒频（ＣＳＣＦ）电源的白整步并联技术［２］。其基
如［５］介绍的主从式并联系统，由一个电压控制 ＰＷＭ逆变器（ｖＩ：Ｐ１）单元、数个电流控制ｐＷＭ逆变 器（ｏＣＰＩ）单元（功率单元）和功率分配中心（ＰＤＣ）单 元组成并联系统。并联系统的基本结构如图６，它包
括：
ＣＣＰＩ单元必须具备快速响应性能以跟随所分担 的负载电流，不需要ＰＬＬ实现同步，故可适应ＶＣＰＩ 输出频率的变化。输出电压被看作干扰输人、通过前 馈加以补偿。
ｖＣＰＩ单元通过锁相环（ＰＬＬ）使其正弦输出电压 与市电或自身产生的基准电压信号同步、而输出电流 取决于负载性质。它与常规的逆变器或ＵＰＳ无异。
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无主从同步、均流技术【９．１０］
在分析和借鉴逆变器现有关联方法的基础上，我 们研究了一种基于先进的电流型瞬时反馈控制技术 的逆变器并联运行系统的构成方式。其实现要点是：
偏差电压Ｕｄ（＝Ｕｄａ＋‰），从而酸小环流，ｄ（』山十
ｊｈ）（圈１（ａ））。类似ＣＳＣＦ电豫系统，逆变器输出端 一般接有串联电感Ｌ和分流电容Ｃ构成的输出滤波 器，但并联时两通道问的差模阻抗（Ｚ】一Ｚ２）（图ｌ “））只含Ｌ，而Ｃ归人负载阻抗。忽略导线电阻，则
Ｕｄ｜引起的偏差电流Ｊ血，滞后Ｕ＾９０’、与Ｕ１、Ｕ２基
该方案的优点是各模块仅在负载端相连、方便现 场组成并联系统，特别适合于分布式并联系统。缺点 是下垂特性造成系统的频率和电压随负载而变、偏离 理想工作点（虽然理论上偏离可以很小）。文中提供 的仿真和实验结果表明，均流效果不够理想、特别是 动态过程或带非线性负载时。算法实现复杂。
３主从模块法［５，６，７］
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中玛电工技术学喜电力电于学会第七＇次仝国学术会议
的增益和带宽随谐波分量而降低，从而得到所需的输