具有可变电流比的正弦波逆变器并联系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有可变电流比的正弦波逆变器并联系统，其特征在于：包括一个监控管理单元，以及一台或多台冗余并联工作的逆变电源模块,所述监控管理单元通过通信信号线与所有逆变电源模块相连接；逆变电源模块间通过通信信号线、同步信号线和平均电流信号线相连接，各逆变电源模块同时与直流输入端、交流输出端相连。本实用新型专利技术的并联系统各模块分担负载电流的比例可根据需要设置，能满足同容量逆变电源模块并联均分负载电流（均流）或者并联系统中不同容量逆变电源模块按照不同比例承担负载电流的要求，实现不同容量逆变电源模块并联功能。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及交流逆变电源领域，尤其涉及一种具有可变电流比的正弦波逆变器并联系统。
技术介绍
逆变器是一种将直流电能变换成交流电能的电力电子变换装置，其主要功能是为用电设备提供交流电能。正弦波逆变器则是指交流输出电压为正弦波形的逆变器，以下叙述中的逆变器均指正弦波逆变器。在使用逆变器给负载供电的情况下，为了提高逆变器供电系统的可靠性，或者当单台逆变器容量不能够满足负载需求时，可使用多个模块组成逆变器并联系统来工作。为了使系统具有与并联的模块数目相对应的容量，要求并联的各个逆变器能均等地或者按比例承担负载电流。为了实现上述功能，现有技术中主要有以下几种方案方案一、外特性下垂控制法。其控制原理类似于直流输出变换器并联均流的下垂法，各并联模块间没有控制信号连线。其并联均流通过使模块输出频率、电压和谐波电压分别随其输出的有功功率、无功功率和失真功率呈下垂特性，从而实现同步和均流。这类控制方法主要缺点是效率低、外特性较差。方案二、主从控制法。该方案用一个控制单元控制所有的功率模块，即所有功率模块采用同一正弦脉宽调制(SPWM)驱动信号驱动，以获得较一致的输出。这类控制方法主要缺点是存在故障瓶颈，可靠性不高。方案三、功率误差控制法。该方案通过检测各模块输出功率差，根据某种控制规律相应调节各模块输出电压的幅值和相位，实现各并联模块均分负载电流。这类控制方法的主要缺点是系统比较复杂，一般要借助DSP实现。方案四、平均电流控制法。其主要特点是通过共用电流环的给定以保证各个逆变器的电流保持一致。由于各逆变模块具有离散性，输出电压的幅值和相位仍可能会有微小的差别，从而导致各模块间产生较大的环流。此外，上述方案都存在不能实现不同容量逆变器之间并联的问题。
技术实现思路
本技术针对现有逆变器并联系统存在的控制方案复杂、不能实现不同容量逆变器并联等问题，提出了一种具有可变电流比的冗余逆变器并联系统，可实现任意并联模块按设定比例分担负载电流，且并联系统稳态和动态性能参数不低于单模块。为了实现上述功能，本技术提供以下技术方案一种具有可变电流比的正弦波逆变器并联系统，其特征在于包括一个监控管理单元，以及一台或多台冗余并联工作的逆变电源模块，所述监控管理单元通过通信信号线与所有逆变电源模块相连接；逆变电源模块间通过通信信号线、同步信号线和平均电流信号线相连接，各逆变电源模块同时与直流输入端、交流输出端相连。前述的具有可变电流比的逆变器并联系统，其特征在于所述直流输入端为蓄电池或市电整流滤波后的直流电压；逆变电源模块交流输出电压为正弦波形，且每个逆变电源模块输出与并联系统总输出之间串联控制开关&，该开关在逆变电源模块关机或者工作异常时处于断开状态。前述的具有可变电流比的逆变器并联系统，其特征在于所述逆变电源模块包括由4个IGBT功率开关构成的逆变桥，逆变桥的第一输出端通过输出滤波电感Lf与控制开关 S5相连，逆变桥的第二输出端通过负载等效电阻&与控制开关&相连，输出滤波电感Lf的输出端与逆变桥的第二输出端之间连接有输出滤波电容Cf，输出滤波电感Lf的输入端与电感电流采样电路相连，电感电流采样电路与电流调节器相连，输出滤波电感Lf的输出端与输出电压采样电路相连，输出电压采样电路与电压调节器相连，电压调节器电流调节器和微处理器相连，电压调节器与电流调节器相连，电流调节器与逆变桥的隔离驱动电路相连。前述的具有可变电流比的逆变器并联系统，其特征在于所述微处理器与同步信号处理电路相连，同步信号处理电路连接同步信号线。并联系统同步信号由各并联模块微处理器发出的基准正弦波过零同步信号经过同步信号处理电路处理后得到；各逆变电源模块的微处理器根据统一的同步信号产生相位一致的基准正弦波扎。逆变电源模块采用双闭环瞬时反馈控制技术。其中，电压外环为输出电压反馈环， 电压调节器采用比例积分(PI)形式，每个电压调节器的输出Ig经平均处理后作为电流内环的给定信号；电流内环为逆变器输出滤波电感电流反馈环，电流内环为跟随器性质，可等效为一个电流放大器。根据电流内环实现方式的不同，可以有三态滞环控制、SPWM调制等不同方案。前述的具有可变电流比的逆变器并联系统，其特征在于平均电流信号线Igp通过串联连接的模拟开关&、电阻Rl与各逆变电源模块电压调节器输出信号线Ig相连，所述模拟开关&在逆变电源模块关机或者工作异常时处于断开状态，所有并联模块电流内环给定 Igl是Igp经过开关&和由运算放电器Ul组成的电压跟随器处理后得到的。前述的具有可变电流比的逆变器并联系统，其特征在于所述电流调节器包括运算放大器U1，运算放大器Ul的正输入端与模拟开关&相连，运算放大器Ul的输出端与通过电阻R3与运算放大器U2负输入端相连，运算放大器U2的负输入端与输出端之间通过电阻R4相连，运算放大器U2的输出端分别接入电压比较器U3的正输入端和电压比较器U4 的负输入端，电压比较器U3和电压比较器U4的输出端接入隔离驱动电路，电感电流采样电路的输出端通过反馈电阻R2接入运算放大器U2的负输入端。前述的具有可变电流比的逆变器并联系统，其特征在于所述电流调节器包括运算放大器U1，运算放大器Ul的正输入端与模拟开关&相连，运算放大器Ul的输出端与通过电阻R3与运算放大器U2负输入端相连，运算放大器U2的输出端与电压比较器U3相连， 运算放大器U2的输出端通过电阻R6接入运算放大器TO的负输入端，运算放大器TO的输出端接入电压比较器U4的负输入端，电压比较器U3和电压比较器U4的输出端均接入隔离驱动电路，电感电流采样电路的输出端通过反馈电阻R2接入运算放大器U2的负输入端，正负对称波形的三角载波波源分别接入电压比较器U3的负输入端和电压比较器U4的正输入端。系统中各逆变电源模块并联工作时，各模块输出电流可以相等，也可以通过监控管理单元设置成不同的负载电流分担比例，其调节过程通过微处理器发出电流分配控制信号到电流内环的反馈电阻R2并调节其阻值实现。本技术的有益效果1、并联系统各模块分担负载电流的比例可根据需要设置，能满足同容量逆变电源模块并联均分负载电流(均流)或者并联系统中不同容量逆变电源模块按照不同比例承担负载电流的要求，实现不同容量逆变电源模块并联功能；2、并联系统各模块分担负载电流的比例调节通过微处理器调节电流内环反馈电阻的阻值实现，控制方法简单，无需经过复杂的计算；3、并联系统逆变电源模块采用输出电压和输出滤波电感电流双闭环瞬时反馈控制技术，具有良好的稳态和动态性能。同时，逆变模块电流内环可等效为一个电流放大器， 适合并联运行，且具有输出自动限流和短路保护功能。4、逆变电源模块采用的电压电流双闭环瞬时反馈控制技术及本专利采用的并联控制技术，可保证并联系统的稳定性、动态和静态响应性能与单模块一致，不受并联模块数的影响，容易构成大容量逆变电源系统；5、采用无主从冗余并联控制技术，任意模块故障后自动退出并联系统，不影响其它设备和装置的正常运行。同时，本系统中的逆变电源模块允许热插拔操作，具有较好的可维护性能。附图说明图1为逆变器并联系统框图；图2为逆变电源模块电路原理图；图3为逆变电源模块等效控制框图；图4电流调本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种具有可变电流比的正弦波逆变器并联系统，其特征在于：包括一个监控管理单元，以及一台或多台冗余并联工作的逆变电源模块，所述监控管理单元通过通信信号线与所有逆变电源模块相连接；逆变电源模块间通过通信信号线、同步信号线和平均电流信号线相连接，各逆变电源模块同时与直流输入端、交流输出端相连。

【技术特征摘要】
1.一种具有可变电流比的正弦波逆变器并联系统，其特征在于包括一个监控管理单元，以及一台或多台冗余并联工作的逆变电源模块，所述监控管理单元通过通信信号线与所有逆变电源模块相连接；逆变电源模块间通过通信信号线、同步信号线和平均电流信号线相连接，各逆变电源模块同时与直流输入端、交流输出端相连。2.根据权利要求1所述的具有可变电流比的逆变器并联系统，其特征在于所述直流输入端为蓄电池或市电整流滤波后的直流电压；逆变电源模块交流输出电压为正弦波形， 且每个逆变电源模块输出与并联系统总输出之间串联控制开关&，该开关在逆变电源模块关机或者工作异常时处于断开状态。3.根据权利要求1或2所述的具有可变电流比的逆变器并联系统，其特征在于所述逆变电源模块包括由4个IGBT功率开关构成的逆变桥，逆变桥的第一输出端通过输出滤波电感Lf与控制开关&相连，逆变桥的第二输出端通过负载等效电阻&与控制开关&相连， 输出滤波电感Lf的输出端与逆变桥的第二输出端之间连接有输出滤波电容Cf，输出滤波电感！^的输入端与电感电流采样电路相连，电感电流采样电路与电流调节器相连，输出滤波电感Lf的输出端与输出电压采样电路相连，输出电压采样电路与电压调节器相连，电压调节器电流调节器和微处理器相连，电压调节器与电流调节器相连，电流调节器与逆变桥的隔离驱动电路相连。4.根据权利要求3所述的具有可变电流比的逆变器并联系统，其特征在于所述微处理器与同步信号处理电路相连，同步信号处理电路连接同步信号线。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈良亮，尹宏旭，洪福斌，张蓓蓓，吴鸣，董浩，鲍恩奇，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院，国电南瑞科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：84