无主可并联逆变电源控制技术

率、相位和幅值以及内阻完全相同，才能实现并联运行，并联模块输出的电流、功率完全均衡。实际系统中，由于各模块硬件的分散性是不可避免的，各模块的基准正弦信号的频率和幅值也会有微小差异；以上差异都会导致各模块输出电压的相位和幅值不等；相位差会引起模块之间产生有功环流，幅值差会引起模块间产生无功环流。

由无功功率公式

，

可知（其中N为系统中并联模块总数，n表示第n个模块，为功率因数，是均流差值），减少即可减少无功环流。

无功功率电流调节可采用功率偏差控制策略，逆变器通过模块检测出本模块的均流偏差值，来调节本模块输出的电压值，使各个并联逆变器模块输出的无功功率相等，达到均流的目的。为了使得每个并联逆变器的电流达到均等地目的，在每个并联逆变器的控制环上除了电压控制环之外还加了一个均流环。控制框图如下图3所示。在均流控制中，均流差值信号由均流芯片uc3902给出，均流环采用不完全微分PID控制，以减小由于单个模块数据错误而对整个系统的冲击。为保证实际均流的可行性和调整范围，采用模糊控制的思想，限定均流实际输出的电压在一定范围之内（即调整后的实际输出电压在标准电压内），这样可以保证均流的可靠性。同时单步调整的幅度不能过大，一般在1V以内，否则会引起较大的环流波动。

系统闭环控制图3

4.2　同步控制策略

逆变电源系统中，为抑制模块间环流的影响，必须保证各逆变模块输出电压的相位、幅值及频率的一致性，这是实现并机控制的前提。

本系统可并联逆变器采用自同步和外同步结合的全新原理设计如图4，在有外部同步信号的时候，逆变器输出可以跟踪电网同步或监控器给定的同步；在同步控制单元检测一段时间如果没有外同步信号，同步信号线自动切换到自激电路，保证监控单元出现故障也能够正常工作。这种同步控制方式即使有某个模块因为故障损坏不能输出同步信号，也不影响并联运行，从而实现了内同步和外同步相结合的同步机制，这是本系统一大特点。逆变器用2407A 的捕获单元，通过捕获同步脉冲，在中断程序中完成与市电相位、频率的同步。

同步控制电路4

4.3　SPWM控制策略：

在实际设计过程中，采用事件管理器(假设EV2)中的1个全比较单元、通用定时器3、死区发生单元以及输出逻辑来生成单相四路SPWM波，经4个复用的Ｉ/Ｏ引脚输出。TMS320LF2407A的定时器有4种工作方式，采用连续增/减计数方式工作时，将产生对称的SPWM波输出。在这种计数方式下，计数器的值由初值开始向上增计数，当到达T3PR值时，开始递减计数，直至计数器的值为零时(进入中断服务程序)又重新向上增计数，如此循环往复。在计数器计数的过程中，计数器的值都与比较寄存器CMPRx (x=4，5)的值作比较，当计数器的值与其相对应的比较寄存器的值相等发生匹配，则对应的该相方波输出发生电平翻转。在每个载波周期内，输出的方波将发生两次电平翻转。只要在每个三角波载波周期根据在线计算改写比较寄存器CMPRx的值，就可实时地改变脉冲的占空比，得到完整周期的SPWM脉冲。对每个脉冲相对于载波周期的占空比的计算是在定时器的中断服务子程序中完成的。

4.4　限流保护策略

限流保护采用硬件和DSP软件双重保护，DSP软件保护采用预测控制限流技术，在电流上升过程中，根据去除采样点的异常电流值后的连续采样电流值和连续采样电流值的斜率与设定值进行比较，预测电流是否出现过流的情况，对过流可以提前进行判断和处理，使输出控制软件产生电流波形无限逼近标准波形，大大减少了谐波电流，从而更好的保护负载正常工作运行，硬件保护采用驱动模块HCPL-316J自带的过流检测电路，主要在软件限流失效或者过流上升速度非常快的情况下起保护作用。采用双重限流保护，能够大大提供系统工作的安全性和可靠性。

5 试验结果及分析

5.1　直流输入和DC/DC直流升压后的电压波形

直流输入和升压后电压波形图5

图5为直流输入和DC/DC升压后电压波形，电压纹波较小，基本平直，当电压有轻微抖动时，通过直流电压幅值反馈的调节使电压保持稳定，保证了良好的动态响应。

5.2　 模块与市电同步波形图

同步波形图6

图6为模块与市电同步波形图，两者相位相差接近为0，较好的保证了并联。

5.3　 模块并联的电压波形图

并联波形图7

图7为并联模块图，可以看出，基本成分近似为正弦，畸变很小，并联效果好。

6　 结论

本系统主控制芯片TI公司的dsp2407全数字化设计，控制元件少，稳定度高，高可靠性SPWM驱动信号输出，采用UC3902芯片均流技术，各逆变单元独立工作，民主均流，简化了大量的软件计算，大大提高了均流精度，并机安