逆变电源并联控制技术的研究

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随着各种用电设备的出现,对数字化电源的研究提出了更高要求,如可靠性、冗余性等。逆变电源研究的两大重要方面就是数字控制和并联技术。虽然逆变器并联技术能实现大容量和N+X冗余供电,但是功率均分和环流的抑制等问题亟待解决。本论文主要是对两台逆变器构成的并联系统及其均流控制策略进行了研究。首先对单台逆变器进行建模分析,根据其开环输出特性推导出等效输出阻抗。由于逆变器在开环时的输出波形质量较差,且失真度大,因此本文设计了电压电流双闭环控制策略,分析其闭环特性,推导出闭环传递函数,并计算出闭环调节器的参数。其次,基于对单台逆变器的理论分析,建立了逆变器并联系统的等效数学模型。通过对并联模型的分析,得出环流产生的原因及输出电压幅值、相位和输出功率之间的关系,详细分析了系统的环流特性和输出功率特性,并在逆变器的输出端加入扼流电感来抑制环流。基于对无线并联控制策略的分析研究,并对比分析了传统下垂法,针对其存在的问题,最终采用了一种改进的PQ下垂法,是在控制策略中加入微分环节的新型下垂控制思想,且给出下垂系数的确定方法,推导出下垂控制方程。并在MATLAB/Simulink中对单个逆变器及其并联系统分别作了仿真验证,仿真结果表明系统的动静态性能较好,且负载功率均分效果良好,环流抑制能力较强。最后,在以TMS320F28335为主控制器的基础上,搭建了两台2kW逆变器组成的并瓶系统的实验平台,并在CCS中编写算法程序,包括SPWM产生、AD转换、PI控制算法、功率计算及调节等。实验结果说明并联系统的环流抑制能力较好,均流精度达到设计要求,且能实现负载功率的均分,进一步验证了本设计方案的可行性。
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