与单台逆变器相比,多台逆变器并联运行可实现大容量和冗余供电,提高了供电系统的灵活性和可靠性,因此逆变器并联控制被认为是当今逆变器技术的重要发展方向之一。从理论和实践上看,逆变器并机运行还有一些问题更待解决,因此本文将逆变器并联控制技术作为研究内容。
按照逆变器有无联线通信,对并联逆变器模块的控制方式进行了分类,比较了各种控制方式的优、缺点,认为无互联线并联运行方式具有抗干扰能力强、扩容和维护方便,运行更加可靠的显著优点,确定作为本文的研究重点。
逆变器模块自身的性能特点对并机运行系统有着举足轻重的影响。根据并联系统对逆变器的实际需要,设计了电压外环、电流内环的双环控制SPWM逆变器。建立了逆变器的数学模型,设计了滤波电感、电容以及各个控制器参数,构造了双环控制SPWM逆变器的仿真模型,仿真研究表明设计出的逆变器动态响应快,稳态性能好,设计合理。
通过对多台逆变器并联运行模型的理论分析,得到了逆变器输出电压幅值、相位与逆变器输出有功、无功功率的关系,阐述了通过借助间接控制输出电压幅值与相位的方法,实现对有功和无功功率的控制,达到功率均分的目的。另外,还对并机系统造成危害的环流产生原因进行了分析,得到逆变器输出电压相位和幅值差异导致了有功环流和无功环流的产生。确立通过采取检测输出功率的有功成分和无功成分,修正输出电压的幅值和相位的办法,达到消除环流的目的,实现均流控制。
对传统的无互联线逆变器并联控制系统进行理论分析后,得出下垂控制特性的基本算法。在此基础上提出并联逆变器输出有功、无功功率共同调节输出电压的幅值与相位,对基本算法进行了改进,并在算法中添加了有功和无功功率的微分环节来改善系统的动态性能,得到了基于新下垂特性的并联控制算法。建立了基于新算法的无互联线逆变器并联运行模型,推导了新算法中影响功率均分性能的几个主要下垂参数。仿真分析表明,系统具有较好的稳态性能和动态性能,模块间的功率均分性能和环流抑制能力满足并机运行需要,系统设计合理。
