無主可并聯(lián)逆變電源控制技術(shù)

主從設(shè)置法和平均電流法都無法實(shí)現(xiàn)冗余技術(shù)，使并聯(lián)電源模塊系統(tǒng)的可靠性得不到很好的保證；而采用自主均流芯片UC3902依據(jù)特有的性能，如：“均流精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，可以實(shí)現(xiàn)冗余技術(shù)等”, 自主均流法實(shí)質(zhì)上是在N個(gè)并聯(lián)的模塊中，輸出電流最大的模塊將自動(dòng)成為主模塊，其余的模塊則成為從模塊，各個(gè)從模塊的電壓誤差依次被整定，以調(diào)節(jié)負(fù)載電流分配的不均衡。由于N個(gè)并聯(lián)的模塊中，事先沒有人為設(shè)定哪個(gè)模塊為主模塊，而是按輸出電流的大小隨機(jī)排序，輸出電流大的模塊自動(dòng)成為主模塊。本控制系統(tǒng)采用此芯片可以直接得到均流誤差信號(hào)，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)復(fù)雜的電流計(jì)算，提高了系統(tǒng)可靠性。

UC3902集成芯片通過精確地調(diào)整變換器的輸出電壓以匹配所有的輸出電流。另外，此芯片有一個(gè)獨(dú)特的有利條件是使用了差模均載母線，這種結(jié)構(gòu)大大增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)噪音的抑制能力。UC3902均流芯片應(yīng)用在電力電源中具有如下的特點(diǎn)：（1）均流精度高（2）外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不象UC3907那樣過于復(fù)雜（3）易于做熱插拔操作。

4　 軟件設(shè)計(jì)部分：

控制部分主程序主要完成開機(jī)檢測(cè)、均流計(jì)算、同步捕捉、計(jì)算調(diào)制度，輸出SPWM波、限流保護(hù)策略。

4.1　均流計(jì)算：

從理論上講DC/AC逆變模塊的并聯(lián)條件是：各模塊輸出電壓的頻率、相位和幅值以及內(nèi)阻完全相同，才能實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行，并聯(lián)模塊輸出的電流、功率完全均衡。實(shí)際系統(tǒng)中，由于各模塊硬件的分散性是不可避免的，各模塊的基準(zhǔn)正弦信號(hào)的頻率和幅值也會(huì)有微小差異；以上差異都會(huì)導(dǎo)致各模塊輸出電壓的相位和幅值不等；相位差會(huì)引起模塊之間產(chǎn)生有功環(huán)流，幅值差會(huì)引起模塊間產(chǎn)生無功環(huán)流。

由無功功率公式

，

可知（其中N為系統(tǒng)中并聯(lián)模塊總數(shù)，n表示第n個(gè)模塊，為功率因數(shù)，是均流差值），減少即可減少無功環(huán)流。

無功功率電流調(diào)節(jié)可采用功率偏差控制策略，逆變器通過模塊檢測(cè)出本模塊的均流偏差值，來調(diào)節(jié)本模塊輸出的電壓值，使各個(gè)并聯(lián)逆變器模塊輸出的無功功率相等，達(dá)到均流的目的。為了使得每個(gè)并聯(lián)逆變器的電流達(dá)到均等地目的，在每個(gè)并聯(lián)逆變器的控制環(huán)上除了電壓控制環(huán)之外還加了一個(gè)均流環(huán)?？刂瓶驁D如下圖3所示。在均流控制中，均流差值信號(hào)由均流芯片uc3902給出，均流環(huán)采用不完全微分PID控制，以減小由于單個(gè)模塊數(shù)據(jù)錯(cuò)誤而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的沖擊。為保證實(shí)際均流的可行性和調(diào)整范圍，采用模糊控制的思想，限定均流實(shí)際輸出的電壓在一定范圍之內(nèi)（即調(diào)整后的實(shí)際輸出電壓在標(biāo)準(zhǔn)電壓內(nèi)），這樣可以保證均流的可靠性。同時(shí)單步調(diào)整的幅度不能過大，一般在1V以內(nèi)，否則會(huì)引起較大的環(huán)流波動(dòng)。

系統(tǒng)閉環(huán)控制圖3

4.2　同步控制策略

逆變電源系統(tǒng)中，為抑制模塊間環(huán)流的影響，必須保證各逆變模塊輸出電壓的相位、幅值及頻率的一致性，這是實(shí)現(xiàn)并機(jī)控制的前提。

本系統(tǒng)可并聯(lián)逆變器采用自同步和外同步結(jié)合的全新原理設(shè)計(jì)如圖4，在有外部同步信號(hào)的時(shí)候，逆變器輸出可以跟蹤電網(wǎng)同步或監(jiān)控器給定的同步；在同步控制單元檢測(cè)一段時(shí)間如果沒有外同步信號(hào)，同步信號(hào)線自動(dòng)切換到自激電路，保證監(jiān)控單元出現(xiàn)故障也能夠正常工作。這種同步控制方式即使有某個(gè)模塊因?yàn)楣收蠐p壞不能輸出同步信號(hào)，也不影響并聯(lián)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了內(nèi)同步和外同步相結(jié)合的同步機(jī)制，這是本系統(tǒng)一大特點(diǎn)。逆變器用2407A 的捕獲單元，通過捕獲同步脈沖，在中斷程序中完成與市電相位、頻率的同步。

同步控制電路4