逆变器系统并联分析.pdfVIP

2012 年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集 基于一种改进型模糊控制的逆变器并联系统 性能分析 1 1 1 2 1 1 1 王汇灵 ，王军 ，曹太强 ，王明清 ，崔晓荣 ，林莉 ，孙章 (1 西华大学电气信息学院，四川 成都 610039，2 乐山职业技术学院，四川 乐山 614000) 摘要：当逆变器并联系统各模块的输出电压参数不一致时，常常会产生环流现象，这样不但会加大开关元件的负 担，增加系统的损耗，严重时会损坏功率器件使系统崩溃，导致供电中断。针对双闭环逆变器并联系统，本文对 其输出环流的特性进行了深入分析。采用了一种改进型模糊PID控制和LCL滤波器，构成真正的冗余逆变系统，并 且实现了逆变器并联的在线热插拔。通过实验证明该方法对逆变器并联的输出环流有很好的抑制效果。 关键词：逆变器并联；模糊控制；LCL 滤波器；主从控制 1 引言 由于逆变器通常采用新型全控功率开关器件构成单元模块，受开关器件容量的限制，单个逆 变器的容量是有限的，通过多个模块并联扩容，不仅可以充分利用新型开关器件的优势，还可以 提高系统的动态响应速度和逆变器的通用性。逆变器的传统控制都是使用普通PID 控制和两输入 三输出模糊PID 控制，但是普通PID 控制需要对控制对象建立精确的数学模型，并且难以处理复 杂的系统。两输入三输出模糊PID 控制可以不依赖于被控对象精确的数学模型，其控制参数和输 出可以通过函数逻辑产生的模糊规则来运行，但是两输入三输出模糊PID 控制器过于灵敏，会使 输出效果变差，使得系统性能得不到大的改善。 针对以上所述的不足，文献[5]采用了模糊 PI 控制来改变逆变器并联的运行性能，提升了系 统的均流效果和动态响应特性，同时降低了谐波含量，但是该控制系统没有考虑到系统内各逆变 器模块的在线热插拔过程对整个系统的影响。文献[1]考虑了系统中各逆变器模块的在线热插拔过 程，采用了一种可热插拔的并联控制方式，具有良好的均流效果，但是该系统的动态响应特性还 有待提高。因此，为了改善以上文献当中系统运行特性的不足之处，本文采用了一种改进型的模 糊PID 控制方法用于逆变器的并联控制。通过仿真实验，证明了该方法的可行性，通过改进的模 糊PID 控制器能提高系统运行的稳定性，增加了系统运行的响应速度，实现了各逆变器模块的在 线热插拔。 2 逆变器并联运行 (1)逆变器并联分析 逆变器并联运行的理想情况是并联的两台逆变器输出特性完全一致。对于逆变器来讲，即使 两台输出的电压、频率和相位一致，但是由于实际开关器件所有参数不可能完全一样，所以需要 对逆变器的输出进行有效的控制。 为了简便起见，以两台单相逆变器并联为例进行分析，两台逆变器并联的等效电路如图1所 59 2012 年中国电机工程学会直流输电与电力电子专委会学术年会论文集 示。图1中， 、 为逆变桥的输出SVPWM波的基波分量， 、 为逆变器的输出电压，由 U U U U 1 2 o1 o2 图1可以看出本系统采用了LCL滤波器， L 、 为滤波器的输入滤波电感， 、 为其等效 L r r 11 21 11 21 电阻， 、 为逆变器的输出滤波电容， 、 为滤波器的输出滤波电感， 、 为其等 C C L L r r 1 2 12 2