本发明专利技术公开了一种ISOS逆变器系统及其输入均压输出同相位控制方法，属于直流-交流变换器领域。该逆变器系统包括电源电路和n个逆变器模块，每个逆变器模块均采用高频隔离的两级式结构，前级为全桥直流变换器，后级为全桥逆变器；该逆变器系统的控制环路主要包括共用的输出电压环以及各逆变器模块的输入均压环和电流内环，三种环路配合作用实现各模块输出电压的相位一致，并结合输入均压的作用从而实现输出均压。本发明专利技术实现了逆变器系统的输入均压及输出均压，并实现了输入均压环和输出电压环的解耦，从而有效简化了系统的环路设计。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种逆变器系统，尤其涉及一种输入串联输出串联(ISOS)的逆变器系统及其输入均压输出同相位控制方法，属于电能变换装置的直流-交流变换器领域
技术介绍
近年来，随着对电力电子技术的深入研究，人们对电能变换装置的要求越来越高， 特别是在许多高直流输入电压的应用场合，对其后级变换器中器件的选取比较困难。例如在城市轨道交通车辆中，它们的受流器从架空接触网或第三轨接收直流电能，其供电电网有750V直流及1500V直流两种体制，前者允许电压变化范围为500 900V，后者允许电压变化范围为1000 1800V。又例如我国铁路旅客列车采用600V直流供电，其电压变化范围为500 660V直流，船舶供电系统中电源电压有的采用850 1250V直流，高速电气铁路中的直流母线电压更是高达2160 2600V。可见，如此高的输入电压幅值，对上述电气系统中的逆变电源器件的选取提出了严峻的挑战。另外，在某些场合，比如三相输入，如果采用功率因数校正技术，功率因数校正变换器的输出电压可能高达800 1000V，后级变换器很难选择合适的开关器件。标准化模块的串并联组合系统作为电力电子系统集成的重要分支，采用串并联的组合连接方式，可以由多个小功率、低压(输入和输出)的标准化模块得到灵活多变的、任意输入和输出性能的功率变换系统。其中的输入串联型逆变器系统(包括ISOP和ISOS逆变器)非常适用于上述船舶、高速电气铁路和城市轨道交通等电气系统中的逆变电源。由于该类系统输入端采用串联结构，每个模块的输入电压将降低到原来的l/n(n为模块数)， 很容易选择合适的开关器件，同时，ISOS逆变器系统还特别适用于输出电压较高的交流用电场合。对于该类变换器系统，目前需要解决的关键问题是各模块输入电压和输出电压的均衡问题。
技术实现思路
本专利技术针对高压直流输入交流输出场合，提出一种ISOS逆变器系统及其输入均压输出同相位控制方法，以解决输入、输出电压的均衡问题。该ISOS逆变器系统包括电源电路和η个逆变器模块，所述电源电路包括输入源和 η个输入分压电容，η个输入分压电容依次串接后并联于输入源的正负输入端之间，所述η 个逆变器模块均是由全桥直流变换器连接全桥逆变器构成，全桥直流变换器的输入端作为逆变器模块的输入端，全桥逆变器的输出端作为逆变器模块的输出端，η个逆变器模块的输入端分别并联于相应输入分压电容的两端，第一逆变器模块的正输出端通过负载连接第η 逆变器模块的负输出端，令i = 2，3，. . .，n，第i逆变器模块的正输出端连接第i_l逆变器模块的负输出端。上述ISOS逆变器系统的输入均压输出同相位控制方法，具体包括如下内容系统输出电压采样信号经Kto倍衰减后得到输出电压反馈，Kvo为输出电压闭环采样系数，输出电压反馈与基准电压相减后再经闭环PI调节器得到共用电流基准； 各逆变器模块的输入电压误差信号均先经Kv。d倍衰减后再经均压环PI调节器得到各逆变器模块的直流误差信号，Kvcd为输入电压衰减系数，各逆变器模块的直流误差信号均与共用电流基准相乘后再与共用电流基准叠加得到各逆变器模块的电流基准；各逆变器模块的逆变级电容电流采样信号均先经K。f倍衰减后与相应逆变器模块的电流基准相减再通过三态滞环电流调节器得到各逆变器模块的输出电容电流，Krf为电流内环采样系数，各逆变器模块的输出电容电流均乘以l/scf得到各逆变器模块的输出电压， l/sCf为各逆变器模块的输出电容电流与输出电压之间的传递函数关系，将各逆变器模块的输出电压相加即得到系统输出电压。技术效果1、逆变器系统的主电路拓扑采用高频隔离的两级式结构，便于实现各模块输入输出端的ISOS串联架构。2、实现了 ISOS逆变器系统的输入均压及输出均压。3、控制环路中的输入均压环和输出电压环相互之间独立工作，实现了解耦，有效简化了系统的环路设计，对输入均压环和输出电压环可分别进行独立设计，其效果并不影响系统的各项性能。附图说明图1(a)为本专利技术ISOS逆变器系统的主电路拓扑图，图1(b)为本专利技术ISOS逆变器系统的控制原理图。图2为本专利技术ISOS逆变器系统的原理图。图3为本专利技术ISOS逆变器系统的简化控制原理图。图4为图3的进一步简化图。图5为输出电压闭环传递函数框图。图6为逆变器模块的前级直_直变换器闭环控制原理图。以上附图中的主要符号名称Cdl Cdn为输入分压电容；V。dl Vedn为输入分压电容电压；Iinl Iinn为各逆变器模块的输入电流；Iedl-U为输入分压电容电流；^^ ^为各逆变器模块的输出电压；i。为系统输出电流；Iin为系统输入电流；Kv。d为输入电压衰减系数；GIVSK(s)为输入均压环PI调节器；v。d—EA1 v。d—EAn为各逆变器模块的直流误差信号；KV。为输出电压闭环采样系数；Gwk (s)为输出电压环PI调节器；iref为共用电流基准信号；iEA1 iEAn为与同相位的正弦误差信号；iMfl iMfn为各逆变器模块的电流基准信号；i。fl i-为各逆变器模块的逆变级输出电容电流信号；Krf为电流内环采样系数；Ζω为系统阻性满载；Vdcu.为各逆变器模块的前级直-直变换器的输出电压，j = 1,2...η ；Kvd。为前级直-直变换器的输出电压衰减系数；Dq为前级直-直变换器的稳态占空比；Vpp为前级直-直变换器的锯齿波幅值。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。这里先分析本专利技术实现ISOS逆变器系统输入输出均压的控制原理。由于逆变器的输出功率既包含有功功率，又包含无功功率，所以上述控制目标就是要在实现输入均压的同时，通过控制输出有功功率和无功功率的均衡实现输出均压。本专利技术涉及的ISOS逆变器系统的原理图如图2所示，假设每个逆变器模块的变换效率均为100%，那么各逆变器模块的输入功率等于其输出有功功率，即 权利要求1.一种ISOS逆变器系统，包括电源电路和η个逆变器模块，所述电源电路包括输入源 (Vin)和η个输入分压电容(Cdl Cdn)，η个输入分压电容(Cdl Cdn)依次串接后并联于输入源(Vin)的正负输入端之间，所述η个逆变器模块均是由全桥直流变换器连接全桥逆变器构成，全桥直流变换器的输入端作为逆变器模块的输入端，全桥逆变器的输出端作为逆变器模块的输出端，其特征在于所述η个逆变器模块的输入端分别并联于相应输入分压电容的两端，第一逆变器模块 (1#)的正输出端通过负载连接第η逆变器模块(η#)的负输出端，令i = 2，3，...，n，第i 逆变器模块的正输出端连接第i_l逆变器模块的负输出端。2.一种基于权利要求1所述的ISOS逆变器系统的输入均压输出同相位控制方法，其特征在于该方法包括如下内容系统输出电压采样信号经Kto倍衰减后得到输出电压反馈(v。f)，KV。为输出电压闭环采样系数，输出电压反馈(v。f)与基准电压(VMf)相减后再经闭环PI调节器(Gwk)得到共用电流基准(iMf)；各逆变器模块的输入电压误差信号均先经Kv。d倍衰减后再经均压环PI调节器(Givsk) 得到各逆变器模块的直流误差信号，Kvcd为输入电压衰减系数，各逆变器模块的直流误差信号均与共用电流基准(iMf)相乘后再与共用电流基准(iMf)叠加得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种ＩＳＯＳ逆变器系统，包括电源电路和ｎ个逆变器模块，所述电源电路包括输入源（Ｖｉｎ）和ｎ个输入分压电容（Ｃｄ１～Ｃｄｎ），ｎ个输入分压电容（Ｃｄ１～Ｃｄｎ）依次串接后并联于输入源（Ｖｉｎ）的正负输入端之间，所述ｎ个逆变器模块均是由全桥直流变换器连接全桥逆变器构成，全桥直流变换器的输入端作为逆变器模块的输入端，全桥逆变器的输出端作为逆变器模块的输出端，其特征在于：所述ｎ个逆变器模块的输入端分别并联于相应输入分压电容的两端，第一逆变器模块（１＃）的正输出端通过负载连接第ｎ逆变器模块（ｎ＃）的负输出端，令ｉ＝２，３，．．．，ｎ，第ｉ逆变器模块的正输出端连接第ｉ－１逆变器模块的负输出端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：方天治，阮新波，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84
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