3 kVA高频软开关航空静止变流器并联模块研究

△C2。从式（4）中可以看出当两台逆变模块的输出滤波电容不相等时会在两逆变模块间产生环流，这一环流正比于两滤波电容的差△C。

　　(2)当C=C1=C2，令，则式（4）化为

　　（5）

　　其中:。从式（5）中可以看出当两台逆变模块的电流放大倍数不相等时会在两逆变模块间产生环流，这一环流正比于两逆变模块电流放大倍数差△K。

　　综合（1）与（2）分析可知:在共用一个电压调节器的多电流模块并联系统中，欲使各模块均分负载电流，必须减小各逆变模块间在电流反馈环节、输出滤波环节上参数的差异。

　　2.4　并联系统动、静态分析

　　假设3个模块的输出滤波电感和输出滤波电容相等，各电流环的放大倍数，输出线路阻抗均相等，即:L1=L2=L3=L，C1=C2=C3=C，r1=r2=r3=r，，对于该航空静止变流器并联系统，并联连接线较短，输出线路阻抗r非常小，可以忽略，因此U＆0≈U＆1。

　　假设单逆变模块的负载为R，电压环的放大倍数为k，积分时间常数为rV，可得单逆变模块的正向通道传递函数为

　　(6)

　　反馈通道传递函数为H(s)=Kv (7)

　　单逆变模块的输入输出传递函数为 (8)

　　n个单逆变模块并联后，并联系统的正向通道传递函数为

　　(9)

　　由于是共用电压环，因此，反馈通道传递函数不变

H′(s)=Kv=H(s) (10)

　　并联系统的输入输出传递函数为 (11)

　　比较式(6，9)和式（8，11），n个模块并联系统的负载为nR时的正向传递函数和输入及输出传递函数与单模块负载为R时完全一致，即n模块并联系统动、静态特性与相应n分之一功率输出的单模块的动、静态特性完全一致。因此，并联系统的动、静态特性较单模块有所提高，输出功率增加了n倍：P0′=nP0。

　　单逆变模块逆变器的等效输出阻抗为

（12）

　　并联系统的等效输出阻抗为 （13）

　　由此可见，与单模块相比，并联系统的放大倍数提高，输出阻抗减小，外特性变硬。并联系统空载时输出电压与单模块相同，在相同负载条件下，输出电压下降量减少。系统的输出功率与并联模块数量成正比。

　　3　3kVA 27VDC/115V 400Hz航空静止变流器调试与实验结果

　　经过上述分析，用Saber仿真软件进行了仿真，结果与分析结果一致。并联运行前，将3台航空静止变流器的电流环的反馈系数和输出滤波参数调整至基本一致。逆变器控制参数为:kvf=0.034，kv=12.14， ，ki=1.471。以下为实验结果：

　　输入电压:20VDC～30VDC，输出功率:3000VA，输出电压:115V±3%，输出频率:400Hz±0.1%，输出失真度:≯2%，整机效率:≮82%。

　　表1给出了该系统在输入直流母线电压为额定电压27V时，负载分别为阻性和感性情况下的实验数据。

　　图5给出系统在阻性额定负载（3KW），航空静止变流器输出电压U0和3个逆变模块的输出电流i01，i02，i03的波形。(不均衡度优于1.31%)。图6给出系统在感性额定负载(3KWA)(cosφ=0.766)，航空静止变流器输出电压U0和3个逆变模块的输出电流i01，i02，i03的波形。(不均衡度优于0.09%)。

图5　阻性额定负载下，逆变器输出电压及各模块输出电流波形

　　说明:：图5中Ch1为输出电压U0(250/格)，Ch2为模块1的输出电流i01(10A/格);Ch3为模块2的输出电流i02(10A/格)，Ch4为模块3的输出电流i03(10A/格);时基为1ms/格。

图6　感性额定负载下，逆变器输出电压及各模块输出电流波形

　　说明：图6中Ch1为输出电压U0(50V/格)时基为500μs/格，Ch2为模块1的输出电流i01(10A/格)，Ch3为模块2的输出电流i02(10A/格)，Ch4为模块3的输出电流i03(10A/格)。

　　从上述实验数据和波形可以看出:：利用该种方法实现航空静止变流器并联，对于阻性负载及感性负载具有较好的均流性能，不均衡度优于2%。

　　在本系统中，由于所有并联模块都跟踪统一的电流给定，保证了各模块的电流相位和幅值均能一致，。因此，并联模块间的均流精度较好，并且，在突加突卸负载时，整个系统都能保持稳定，并联模块间的均流精度不受影响。另一方面，由于所有并联模块均为电流型模块，插入及拔出系统时对系统的输出电压影响很小，因此，该系统的热拔插设计较电压型模块的并联热拔插设计要方便得多。同时，可以采用文献5中的分散逻辑方案实现控制冗余。

　　4　结　论

　　本文对基于主从控制的电流控制型逆变器并联系统进行了研究，经过分析和实验可以得出以下结论:

　　（1）对基于电压、电流双闭环控制的逆变器，可采用公用电压环的方案构成主从式并联系统;

　　（2）公用电压环的方案构成主从式并联系统动静态特性较单模块有所提高;

　　（3）电流瞬时控制提高了系统的动态响应速度，输出电压的失真小;

　　（4）并联系统的输出阻抗变小，输出功率与并联模块数量成正比;

（5）模块间环流的大小与各模块的电流环放大倍数以及输出滤波电容的误差