基于DSP控制的逆變器并聯(lián)
摘要:通過采樣輸出電壓和電感上電流來控制逆變器,并采用CAN總線作為并聯(lián)通訊線,通過對逆變器參考電壓的調(diào)節(jié)使得各并聯(lián)逆變器達到均流的效果。文章給出了仿真波形并加以實驗驗證。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/151016.htm關(guān)鍵詞:逆變器;控制器局域網(wǎng)總線;并聯(lián);數(shù)字信號處理
1 前言
隨著信息技術(shù)的發(fā)展,各個應(yīng)用領(lǐng)域中對交流電源的要求也越來越高。不間斷電源(Uninterruptible Power Systems簡稱UPS)能夠提供品質(zhì)良好的正弦波電源,且對整個電網(wǎng)的污染小。隨著對交流電源容量和整個供電系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性的要求越來越高,UPS的并聯(lián)技術(shù)也被廣泛地研究與應(yīng)用。采用UPS并聯(lián)技術(shù)組成的供電系統(tǒng)具有很多的優(yōu)點:
1)它使電源的容量大大提高;
2)提高了整個供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性;
3)方便了整個系統(tǒng)的維護和維修,真正能夠做到不間斷地供電。
2 逆變器并聯(lián)條件
在UPS的并聯(lián)技術(shù)中,最重要的一點就是要保證各個并聯(lián)模塊的功率分配要均勻,也就是各個模塊要達到均流的要求。下面以2臺逆變電源并聯(lián)運行為例,簡單分析一下逆變器并聯(lián)所需的條件。
如圖1所示,U1、U2表示2個逆變器的SPWM輸出波形電壓;L1、L2、C1、C2分別是2個逆變器的濾波電感和電容;R是2個逆變器的公共負載。
圖1 2臺UPS并聯(lián)的等效電路
當并聯(lián)模塊的參數(shù)相同時,即C1=C2=C,L1=L2=L時,由上圖可以得到
iL1=(1)
iL2=(2)
從式(1)、(2)可以看出每個逆變器的電感電流包括兩個部分:第一部分是負載電流,這一部分兩個逆變器是一樣的;第二部分是環(huán)流,這一部分兩個逆變器所承擔的大小是不一樣的。正是由于環(huán)流的存在,使得逆變器的并聯(lián)遇到困難。
從式(1)、(2)可以看出,環(huán)流的大小,不僅跟逆變器輸出電壓的幅值有關(guān),而且跟輸出電壓的相位也有關(guān)。因此,UPS的并聯(lián)比一般的直流電源并聯(lián)要復雜得多,它必須滿足以下3個條件:
1)各個逆變器的輸出電壓的幅值必須相等;
2)各個逆變器的輸出電壓的頻率必須相等;
3)各個逆變器的輸出電壓的相位必須一致。
3 電流均流控制
為了滿足逆變器并聯(lián)所必須的條件,各種并聯(lián)控制方案相應(yīng)被提出。主要有集中控制、主從式控制、分散式并聯(lián)、無互聯(lián)線控制等方案。本文采用CAN總線數(shù)字技術(shù),將1臺逆變器(主模塊)的電流和電壓相位利用CAN通訊線發(fā)送給各個并聯(lián)模塊。各并聯(lián)模塊跟蹤主模塊的電流,以達到均流的效果。
3.1 逆變器主電路分析
單個模塊的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。在單個逆變器中,主電路由全橋和LC濾波器組成;而控制電路主要由1塊TMSC320F241的DSP芯片(內(nèi)帶CAN控制器)及一些采樣電路組成。DSP通過采樣電感電流和輸出電壓來控制逆變器,同時通過CAN通訊線來獲得主模塊的電流和相位。
圖2 2臺逆變器并聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)
從圖2可以得到單臺逆變器的數(shù)學模型如圖3所示。圖中是A,B兩點之間的電壓,Δi是環(huán)流。
圖3 逆變器的數(shù)學模型
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