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KEY WORDS: Inverter Parallel Operation Master-Slaver Small-Signal Model

摘要: 本文從簡單、實用的角度出發，采用共電壓外環的主從并聯方案，實現了兩臺1 k VA 逆變器的并聯，并用小信號模型分析了單臺逆變器的建模和設計方法，最后給出了相關試驗波形和結論。

關鍵詞：逆變器并聯 主從方式 小信號模型

1        引言

隨著現代通信技術、計算機網絡技術和先進制造技術的發展，計算機和現代通信設備對電源的要求越來越高。并聯技術因其可靠性高、系統擴容方便、易于標準化和模塊化等優點而成為近年來研究的熱點。逆變器的并聯技術主要有集中式控制方案、主從式控制方案、平均電流瞬時值控制方案、有功無功控制方案、下垂特性調節方案等。這些方案各有優缺點。本文從簡單、實用原則出發，采用主從并聯方案實現了兩臺1 k VA 逆變器的并聯。第二節簡單的描述了主從并聯系統的結構；第三節用小信號模型詳細的對單臺逆變器建模，并分析各參數對系統的影響；第四節給出了相關實驗波形和分析；最后做了簡單的總結。

2        主從逆變器并聯模型
圖1是兩臺基于主從方式的逆變器并聯方案系統框圖。
      
  主從式并聯方案工作原理如下：主模塊采用輸出電壓外環、電感電流內環雙環控制，以保證輸出電壓的正弦度、提高系統的動態特性、減小靜態誤差。主模塊的電壓參考信號Vref與輸出電壓相減，經PI調節后，作為電感電流的基準，此基準信號通過并聯線同時作為從機模塊的電感電流基準。由于主機和從機共用一個電感電流基準。他們之間的耦合關系使得系統能夠達到自動均流的效果，而不需要額外的均流控制器。基于共電壓外環的主從并聯方案具有如下優點：

Ø         不需額外均流控制電路，可以自動實現系統的均流功能

Ø         不需要額外的鎖相環電路

Ø         設計簡單，相對可靠

同時，由圖1可以看出，在不考慮輸出功率連接線阻抗的情況下，逆變器主從模塊的設計與一般單臺逆變器的設計方法相同。下一節采用小信號模型分析和設計單臺逆變器參數。

3        單臺逆變器小信號模型和參數設計

單臺逆變器的模型見圖2。其中V_dc是母線電壓；L_f、C_f是逆變器的濾波電感和濾波電容；R是輸出負載；R_f是濾波電感的等效電阻；M是占空比，是一非線性函數。由于濾波電容的等效電阻非常小，對系統的影響不大，一般不予考慮。
        

上述模型是非線性的，在SPWM工作方式下，如果載波頻率fs遠遠大于基波頻率f，則可以通過平均值模型進行線性化。然后在靜態工作點附近做擾動，得到逆變器的小信號方程如下：
   

就逆變器的控制方法而言，主要有單電壓環瞬時值調節；電感電流內環、電壓外環瞬時值調節；電容電流內環、電壓外環瞬時值調節三種方案，考慮到并聯時，為了減小環流，應盡可能的讓逆變器呈電流源性質，因此采用電感電流內環、電壓外環瞬時值調節方案。其框圖見圖3。
      

電感電流內環空載、滿載下的Bode圖如圖4。