基于一種無主從自均流逆變器并聯(lián)裝置的設(shè)計

采用DSP進行數(shù)字控制時，無法直接進行連續(xù)域中的積分運算，為快速準確地計算出有功、無功功率，此處設(shè)計采用全波傅里葉變換法，在數(shù)字域正交提取功率計算。設(shè)DSP在一個基頻正弦周期內(nèi)采樣次數(shù)為N，u(k)，i(k)為輸出電壓和電流，sin(k)，cos(k)為正交基頻波，則功率計算可改寫為離散域的累加運算：

數(shù)字域中以k記錄第幾次采樣，一個基波周期開始時k清零，記滿一個基波周期k=N-1時再次清零。DSP將一個基波周期(2π)分成N等份，計算每等份的正弦余弦值，生成一個正余弦表，可用查表方式讀正余弦值進行計算，每次采樣后通過上述計算方法在一個基波周期內(nèi)計算有功功率和無功功率。3 實驗分析

3.1 系統(tǒng)主要參數(shù)

為驗證此處設(shè)計的無主從自均流逆變器并聯(lián)裝置和控制策略的有效性，搭建了實驗樣機。樣機主控制器選用TMS320F2812，輔助控制器選用XC2S200-5PO型FPGA，其中DSP完成主要控制功能，F(xiàn)PGA完成脈沖發(fā)生、I/O口緩沖、系統(tǒng)保護等功能，開關(guān)管選用PM150CLIA120型IPM，人機控制界面采用MT6070iH，系統(tǒng)主要參數(shù)為：電網(wǎng)側(cè)電感Ls=3mH，電網(wǎng)側(cè)電容Cs=40μF，直流側(cè)電容C=2 200μF，輸出側(cè)電感Lo=3 mH，輸出側(cè)電容Co=40μF，并聯(lián)側(cè)電感L1=2 mH，直流側(cè)電壓Udc=400 V，開關(guān)頻率10kHz。

3.2 穩(wěn)態(tài)實驗分析

系統(tǒng)前級全橋H1可進行單位功率因數(shù)整流，對電網(wǎng)污染少，圖4a為整流側(cè)電網(wǎng)電壓us和電流is波形，Udc為C的電壓，Idc為整流后直流電流，可見us與is同相位，功率因數(shù)高，Udc和Idc波動較小，系統(tǒng)性能滿足設(shè)計要求。使系統(tǒng)運行在線性負載下，圖4b，c示出3臺樣機并聯(lián)運行時的負載和環(huán)流波形。由圖4b可見，負載電壓有效值能穩(wěn)定在220V，THD=1.6%，具有較高的功率因數(shù)。由圖4c可見，3臺逆變器能均分負載功率，逆變器之間的環(huán)流均小于2A，并聯(lián)運行穩(wěn)定。

3.3 暫態(tài)實驗分析

圖5示出系統(tǒng)并聯(lián)運行時，突增或突減一臺逆變器后，并聯(lián)系統(tǒng)能自動實現(xiàn)均流的暫態(tài)實驗波形。此時有功、無功控制和并聯(lián)電壓控制能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。

由圖5可見，突增或突減一臺逆變器并不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，負載電壓和電流也基本保持穩(wěn)定，經(jīng)短暫調(diào)整后，能迅速達到并機運行，仍然能均分系統(tǒng)功率。

根據(jù)上述分析，實驗結(jié)果均與理論分析一致，并聯(lián)系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)均能正常工作且達到了控制要求，證明了此處設(shè)計的無主從自均流逆變器并聯(lián)裝置的正確性和可行性。

4 結(jié)論

設(shè)計了一種無主從式逆變器并聯(lián)并支持熱插拔自動均流的裝置。根據(jù)有功、無功功率和幅值、相位間的關(guān)系減少環(huán)流，實現(xiàn)負載功率均分，并用逆變器并聯(lián)實驗驗證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。