單相逆變器的無互聯(lián)線并聯(lián)
相對于單臺大功率逆變器而言,采用多臺逆變器并聯(lián)來擴(kuò)大逆變器的容量具有很多優(yōu)點[1-2],比如,多臺逆變器的并聯(lián)可以靈活地擴(kuò)大逆變器的容量,還可以組成并聯(lián)冗余系統(tǒng)以提高系統(tǒng)的可靠性以及增加其可維修性[3]。然而,逆變器的并聯(lián)存在很多的困難。現(xiàn)在用得較多的分散邏輯并聯(lián)控制技術(shù)仍然存在一些缺陷,因而,要實現(xiàn)較完善的并聯(lián)系統(tǒng)中逆變電源獨立控制,采用“無互聯(lián)線的并聯(lián)控制”技術(shù)應(yīng)為最理想的選擇,這種無互聯(lián)線的逆變電源并聯(lián)控制系統(tǒng)的同步及均流控制只依賴于各模塊內(nèi)的系統(tǒng)控制策略,可使各逆變電源模塊之間的控制系統(tǒng)電氣聯(lián)系完全隔離,系統(tǒng)安裝或維修更加簡便、快速,并聯(lián)運行更加可靠,容量的擴(kuò)展也更加容易和方便[4]。
在本文所提出的控制策略中,分別采用頻率下垂和電壓幅值下垂特性來保證有功和無功均分。在兩臺單相3KVA逆變器上的實驗結(jié)果表明,本方案可以獲得很好的靜態(tài)與動態(tài)特性。
*國家自然科學(xué)基金資助(50007004)
2 理論分析
為了分析方便,兩臺逆變器的并聯(lián)等效電路如圖1所示。圖和分別是逆變器1與逆變器2的輸出電壓和輸出電流;U0是負(fù)載電壓;由于線路阻抗主要表現(xiàn)為感性,可以用jX表示;Z為負(fù)載。
一般可以認(rèn)為兩臺功率相等的逆變器的線路阻抗相等,于是可以計算出兩逆變器的輸出有功與無功:
由于在控制中一般使得逆變電源的輸出電壓和系統(tǒng)電壓間的相位差較小時才會并聯(lián),因而且令,則
由(2)式可以看出,改變相位角,即可控制有功功率,而控制電壓幅值系數(shù)即可控制無功功率。
2.1 相位與有功的關(guān)系
如果兩臺逆變器輸出電壓的幅值為零,而相位差不為零,則由(2)兩式可得逆變電源的相位、頻率及有功功率的調(diào)節(jié)關(guān)系如下:
其中:為有功功率系數(shù)。
而逆變電源的輸出電壓相位控制是通過輸出頻率的調(diào)節(jié)實現(xiàn)的,即為:
其中:為頻率的變化量或調(diào)節(jié)量。由(3)和(4)可以推出:
由上式可以看出,由于相位差的改變也就決定了各逆變電源的輸出有功功率的變化,而頻率差又可由相位差相對應(yīng)的有功功率變化率得到,因而,即使在不知道系統(tǒng)的實際公共負(fù)載大小和類型的情況下,要調(diào)節(jié)各輸出的有功功率,則不必關(guān)注于各輸出電壓與公共負(fù)載端電壓的實際相位關(guān)系,而只需針對有功功率的大小對輸出頻率作相應(yīng)的調(diào)整。
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