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基于DSP控制的逆变器模块的无连线并联研究

付好名  
【摘要】:随着工业领域对电源安全性与可靠性要求的逐步提高,模块电源的集成技术受到工业界的青睐。模块集成可以达到较大功率,由于系统具有冗余特点,能够大大提高安全性,同时供电质量也较集中模块要好。在模块集成领域中,相比直流电源的集成,交流电源集成不仅应用前景更广泛,其实现难度也较大。在交流电源的集成技术中,交流电源的并联是非常重要的一个领域。要保证交流电源并联成功,需要保证其输出电压相位和幅值的一致,从而达到模块均流。按照模块间是否有信号线,可将并联策略分为有连线并联与无连线并联两类。有连线并联除输出交流母线相连外,一般在模块间还接有信号线。无连线并联则是模块间仅有交流母线相连,相比有连线并联,其冗余性大大提高。目前的无连线并联策略中,一般都是通过负载的有功功率和无功功率来保证输出相位(通过频率间接控制)与幅值的一致,这就是下垂控制法的基本思想。 本课题是基于DSP控制的逆变器模块的无连线并联,其并联控制思想在基本下垂控制法的思想上加以改进,提出逆变输出的频率和幅值都与负载的有功功率和无功功率相关,即由有功功率和无功功率共同调节频率与幅值,同时为提高系统的动态系统,在控制策略中加入微分环节。在这种控制策略中,下垂参数的设计相当关键,它直接影响系统的稳定性,但本策略中下垂参数较多,且相互耦合,设计起来比较复杂。本课题分析下垂参数的重要性,发现频率与有功功率之间的下垂参数非常重要,因此先设计此参数,由此参数推导出其余参数。实验表明,这种理论能够较好的保证系统稳定性。 系统并联成功很重要的一个问题是如何快速而准确的检测出负载的有功功率和无功功率,本课题详细分析功率计算的电压电流相移法与双表法,考虑到系统动态系统的要求,优先采用双表法。 本系统中,各个逆变模块器还通过CAN总线连接到PC机,这样可以通过PC机的监控软件对逆变器模块进行控制操作。 实验结果表明,本课题提出的控制策略和参数推导理论较好的保证系统稳态性能和动态性能,模块均分电流的均方差比较小,模块间的均流误差为5%左右,在启动、退出和负载切换时,经过2~4个工频周期后达到新的稳定状态,动态性能较好。


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