基于UPS逆变器并联控制技术的研究

i减去参考电流iref后得到的Δi作为输出电压补偿量，计算得到输出电压参考值V*;最后用V*与f*合成参考电压Vref，实现输出功率和电流的均分。

　　集中控制是最早出现的控制方法，其原理相对单且易于实现，但是由于系统共用一个集中控制中心，一方面使得并联系统难以实现真正的模块化，另一方面如果该控制单元出现故障，则整个系统就会瘫痪，无法运用到大型分布式系统之中。

　　2.2 主从控制

　　人们为了解决集中控制下由于控制中心唯一造成的系统可靠性较差问题，开始将控制单元做到每台逆变电源中，运行时选择一台主控逆变电源负责完成并联控制功能，其他逆变电源做从机，这就是主从控制基本思想。传统主从控制主要分为三类：单主机模式、轮流主机模式和最大电流主机模式。并联系统工作时首先起动的逆变电源为主机，行使控制功能，其他逆变电源则为从机，依照主机给出的同步基准信号工作。这种方式克服了集中控制下控制单元出现故障逆变电源就不能运行的缺陷，只要仍有逆变电源正常工作，就可切换主机并继续运行。图3给出了主从控制原理框图。

　　模块将向网络状态信号线发出信号，标志此时系统内已有主机，同时闭合开关K，将本模块计算得到的控制信号通过公共同步基准信号线传递给其余从模块；对于其余从模块而言，启动时检测到网络状态线BL=1，说明此时系统有主机，则开始接收主模块传递的控制信号对本模块进行控制。

　　这样，主模块以电压源逆变器运行，而从模块以电流源逆变器运行。主从控制较集中控制的可靠性有所提高，当主模块失效时，系统中任意一个从模块将会取代主模块的角色为整个系统提供输出电流参考信号，以避免整个系统的失效。然而从主模块故障，到从模块切换为主模块过程中系统可能因失去同步而出现大规模失效，同时各模块的控制逻辑判断电路复杂，故可靠性不高。

　　2.3 分散逻辑控制

　　从集中控制发展到主从控制，都未能解决系统在任意时刻需要一个控制单元而造成的稳定性和可靠性差的问题。人们设计出一种不依赖于集中控制单元或某个主模块的控制策略，实现独立检测、控制本模块工作状态并合理分配模块间的输出功率、抑制环流的方法，称为"独立并联控制技术"。如图4所示为分散逻辑控制原理框图。

　　如图4所示，单个逆变模块通过信号总线接收其余各模块输出信息，计算后得到输出电流平均值I/n作为本模块的参考输出电流，模块实际输出电流与参考输出电流之差ΔI经过电流环后得到输出电压参考幅值U*，输出电压参考频率f*则通过锁相环对交流母线电压锁相后得到，最后合成输出电压参考Uref，实现模块间的均流控制。

　　分散逻辑控制综合系统中各逆变器输出信号，计算并得出控制信号，这种方式可实现真正的N+1并联运行，当一个模块故障退出时，并不影响其他模块的并联运行。相对于集中控制和主从控制，分散逻辑控制去掉了集中控制单元，更容易实现扩容和冗余，可靠性也得到提高，但是作为有互联线控制策略的一种，各逆变模块之间仍存在控制互联线，使得整个系统会变得复杂，可靠性低。

　　3.无互联线逆变器并联控制

　　综上所述，可以看出随着有互联线控制策略的发展，逆变器并联系统的可靠性和冗余性有了很大提高，但正是模块间互联线的存在，系统不仅可靠性和灵活性仍然受到很大制约，且干扰严重，无法适应现代电源从传统集中式供电到分布式供电的转变，因此人们开始探索一种取消模块间互联线的控制方式，即无互连线并联控制。

　　3.1 无互联线并联控制基本思路

　　在有的文献当中，无互联线控制技术又被称作独立控制和下垂控制，其核心思想来源于大型交流发电机实际工作中输出电压频率随着输出功率增加而下降这一现象。无互联线控制下模块检测自身输出电压和电流，通过计算得到本模块控制信号并进行控制，实现均流。其理论依据为：如式（7）、（8）推导，通过利用逆变器输出有功与输出电压频率、输出无功与输出电压幅值之间存在下垂关系，通过控制输出电压的幅值与频率，调节模块输出有功无功。

如图5所示为无互联线控制原理框图，使用无互联线控制每个模块仅采集本模块输出量信息，经过一定算法的计算后就可以形成控制信号，不再需要收集其余逆变模块状态信息，真正实现了模块间的电气隔离，整个系统的可靠性和灵活性得到了很大提高，无互联线控制的优点有：系统中模块完全独立，易实现冗余系统，提高了系统的可靠度；系统易实现安装和扩容；系统抗外界干扰能力加强。但是，无互联线控制也存在控制方式复杂，难于实现高速数字化等不足