逆变器并联控制及并联系统故障诊断的研究

本文主要研究了逆变器的并联技术以及并联系统故障诊断方法,采用基于平均功率控制的逆变器并联控制策略,取得了较好的控制效果;提出了并联系统功率管故障诊断方法,该方案外围电路简单,软件计算工作量不大,适合应用于工程实际。 本文首先分析了半桥电路 MOS 管寄生体二极管的反向恢复特性的影响,接着讨论了在保证逆变器各项性能不变的基础上,通过调整其控制参数来改变输出阻抗性质的方法。建立了处于并联系统中的双闭环逆变器控制模型,分析了并联系统环流特性;推导了基于平均功率控制的逆变器并联控制策略,通过仿真和实验证明了控制策略的正确性;分析了逆变器参数不一致对并联控制效果的影响,最后给出了并联实验所用的硬件和软件。 为了实现冗余控制,逆变器并联系统应当具有故障诊断能力,和单独工作的逆变器模块相比,逆变器并联系统的故障表现形式更为复杂和难以识别。并联系统的多数故障表现为功率开关器件的损坏,其中以器件的开路和直通故障最为常见。本文通过仿真和实验,分别分析了并联系统功率管开路故障和短路故障的表现形式以及故障对并联系统的危害程度。分析得到开路故障不会影响系统输出电压,但会明显影响单逆变器模块电感电流和输出电流。功率管开路故障时,故障模块电感电流变化非常规律,适合进行故障诊断;功率管短路故障保护主要靠硬件来完成,短路瞬间并联系统输出电压是否变化随故障发生时刻不同而不同。在此基础上,提出了通过检测并联系统各模块电感电流来进行故障诊断的方案,给出了对电感电流进行调理和分析的方法,以及确定故障源后,使故障模块退出并联系统的具体步骤,并在并联实验样机上实现了故障诊断和保护,完成了并联系统的冗余控制和热插拔,验证了方案的可行性。