基于DSP控制的逆变器模块的无连线并联研究

1、浙江大学硕士学位论文基于DSP控制的逆变器模块的无连线并联研究姓名：付好名申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：马皓20050201浙江大学硕士学仿论文摘要摘要随着：业领域对电源安全性与可靠性要求的逐步提高，模块屯源的集成技术受到一：业界的青睐。模块集成可以达到较大功率，由丁系统具有冗余特点，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致，从而达到模块均流。按照模块间是否有信号

2、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，一般在模块闽还接有信号线。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，即由有功功率利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，下垂参数的没计相当关键，它

3、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总线连接到机，这样可以通过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，

4、模块问的均流误差为左右，在启动、退出和负载切换时，经过个工频周期后达到新的稳定状态，动态性能较好。关键词：逆变模块：无连线并联：改进法；浙“人学硕士学位论文摘要认，；，浙江人学硕学位论文摘要，：；，；本论文工作得到国家自然科学基金项目支持（项目编号：）谨表谢意！堑婆丕堂堡主：！兰焦堡壅蔓二童堑堡第一章绪论随着工业领域对电源系统综合性能要求的逐步捉高，模块集成的前景越来越被看好。本章首先介绍分布式电源系统（），讲述其意义发特点；然后对逆变模块的有连线并联和无连线并联方案进行综述；最后介绍本论文的理论研究成屎及研究内容。的意义及应用即分布式电源系统，它是相对于集中式电源系统（）晰言的。对于电源系统

5、来说，能源能够不问断的供廊非常重要，尤其是对一些敏感负载，这点更是重要。（）对于解决这个问题似乎正中要害，但仍有不足之处，囡为如果仅由单个电源提供能源，它实际是一种集中式电源，不仅不灵活，也不可靠，并且如果系统功率增加时，电源的容量也必须相应增加。因此一旦集中式电源出现故障，整个系统将受到影响。其解决途径便是将多个电源集成，并联在一起提供能量，这样就可以避免集中式电源的诸多缺点。相比集中式电源，有着如下优点：）系统冗余。集中式电源一旦出现故障，整个系统都将受损，而中，一旦某个模块出现故障，别的模块能够提供相应的输出功率，保证系统继续正常运行，这也同时大大提高系统的可靠性与安全性。）模块化。是多

6、个模块并联提供能量，显然具有模块化的特点，这样既给系统维修带来便利，同时也给系统扩容带来方便，因为一个个冗余的系统变成一个冗余的系统后，系统容量将可以提升得更高。）呵靠性。由于系统是多个模块同时提供能源，因此每个模块所提供的能源相对较小，这样系统的可靠性将更高。同时，也因为各个模块的功率相对较小，系统的供电质量、供电效率、防止供电污染等方面都有较多的优越性。从以上分析可见，具有非常重要的意义，尤其在大功率场合更是突出，因此在大功率场合，将是首选，在一般中小功率场合，对提高系统综合性能也有较大作用，但也会相应增加成本。塑些丛堂塑生堂鱼堡皇塑：童鳖鲨逆变器模块并联方案按照模块问是否有信号连线，可以

7、将模块联方案分为有连线并联与无连线，联。如果模块问除去交流母线外，还有别的信号连线相连，这种并联方式便叫做有连线并联。反之，如果模块间相互仅有交流母线相连接，则为无连线并联。无连线并联是一种完全模块化的兀余并联，其冗余性要高丁有连线并联。在有连线并联中，则又可分为主从式与对等式并联等，无连线并联中又有法并联、改进法并联及法并联等，具体分类见图。主从式有连线逆变器模块并联技术并联一对等式社改蚋法法经典日法圈逆变器模块并联方法分类图有连线并联主从式有连线并联所谓主从式，就是一个模块为主模块，其余的模块为从模块，模块间地位不对等。电压源，受控电流源型并联即是一例。电压源作为主控模块，用来建立并联系统

8、的恒定输出电压，从模块的作用是跟踪主模块的给定参考电流，分担系统中相应的负载电流。而从模块的参考电流给出方式有两种：一种是由功率分配中心（）提供”；另外种是由主控电压源提供”。具体见图。幽功率分配法主从式并联浙人学硕士学位论文第章绪论稿：以二方案中，系统对主模块的依赖性过人，一【土模块故障，整个系统将会受剑影响。目前在这些方案的基础：提出一种主从式政进方案，通过采自丰模块法进行优化：当丰模块现问题时，通过适当的控制，可将某从模块作为主模块，从而解决模块不能冗余的问题。目前实现这种方案有诸多方法，面介绍两种比较典型的白模块法。（）状态通讯线法”。通过一条状态信号线来自动确定哪个模块为主模块，而其

9、它模块为从模块。具体实现原理框图见图。在这种有连线控制方案中，模块问的信号线只有两根，一根是实现均流功能的电流参考信号，另一根是决定本模块是否为主模块的状态信号线。图状态通讯法主从式并联（）最大电流法”。在并联系统中的模块，谁的输出电流最大将成为主模块，而其余的模块则为从模块，原理实现见图。一一圈摄大电流法主从式并联浙江大学硕士学位论文第幸绪论对等式有连线并联所谓对等式，即所有模块在整个并联系统中，没有主从之分，地位均等，故并联系统中所有模块可实现较大程度兀余，这将人人增加系统的可靠度，但模块问尚需均流信号线相连。这种控制方式与主从式相比，具有如下特点：（）模块问没有主从之分，因而消除了主从式

10、中因主模块故障而导致的系统崩溃问题；（）模块间的存在着多种变量作为通讯连线，因而控制方式比主从式要多，而且更加灵活。常见的控制变量包括；输出电流、逆变器基准电压参考信号、反馈电流、参考电流、输出有功功率、输出无功功率、输出电压的频率及相位等。南于这种方式基本解决了主从式的致命弱点因主模块故障而导致并联系统的崩溃，而且它的控制方式比较灵活，所以目前研究的比较充分。这里主要介绍研究比较典型的三种控制见案。（）均分控制法”。这种控制法的设计思想是在各模块中设置同步和相应控制变量的平均信号环饥通过模块问的控制信号连线，生成共同的基准电压、基准电流，从而实现备逆变模块的同步和均流。该设想思路清晰，但模块

11、问的通讯线比较多，不利于多模块的并联。其实现原理见图。牡呵母繁潮湖麓感泅伺缸皿一窜一一？恼图均分控制法对等式并联（）功率均分控制法。从功率平衡的角度进行考虑，若要实现各模块间的均流，它们的提供给负载的有功功率及无功功率应当平衡。具体方法为：利用输出电压的频率、输出的有功功率及无功功率作为各模块间的信号线，实现模块间的功率分配，具体见阁浙江人学硕士学位论文第一章绪论一叫一一一：芏盥一二、一一一厂产蒜矗广墨童篷；昏盟赢粤蟹隔离电路。三妄翟。，。广。一兰盐：耳逆变器一逆变器一图功率均分法对等式并联巨二（）电流权重控制法”。采用电流权重分布控制策略，以实现电流均分。针对单逆变器，采用三种控制环，电压外

12、环控制实现系统的稳定性，电流内环控制提高系统的动态性能，电流权重分布控制取得相应的负载电流，实现模块间的电流均分。实现原理见圈。图】电流权蕈控制法对等式并联浙江人学硕士学位论文第一章绪论无连线并联无连线并联是指并联模块问仅有交流母线相连，而再没有别的信号线相连。这是一种完全冗余的并联方案，具有泛的府用前景。但也凼为模块问没有信号线，冈此模块问的均流控制便比较困难。逆变输出的交流电源，其输出电压瞬时电压大小既有正负符号之变，也有相位的改变，网此要保证均流效果较好，既要保证各个模块的幅值致，也要保证其相伉的一致性。目前的无连线并联技术的研究主要体现在以下几个方面：（）由研究的主要是电压型逆变器间的

13、并联，因而在逆变器模块并联时，在逆变器与系统负载之间应串有感性阻抗，一般采用如两种方式：一种是直接在逆变器与负载间串电感；另外一种是通过将隔离变压器接在逆变模块与负载之间，但这种方案均流效果不太好，而且很笨重（因为输出隔离变压器为工频）。（）模块成功并联，其输出电压的幅值、频率、相位应严格保持相同，也即模块间的功率平衡。如何通过只检测本模块的自身变量而实现模块间的功率平衡成为这项技术的关键。目前基本上是通过检测本模块输出的有功功率（）、无功功率（）米调整输出电压的幅值和相位（通过输出电压频率）来实现的。（）肖并联系统接非线性负载时，法就很难实现谐波功率的平衡，进而引入谐波功率（）控制电压环的增

14、益以调节模块间的谐波功率的平衡。但这会降低电压环的带宽和恶化输出电压波形。（）由于在输出端接有连线电感，而且还存在着输出线等连线阻抗的影响，这在很大程度上影响了均流效果，如何减小引线阻抗（包括输出电感和连线阻抗）的影响，或者彻底消除它的影响。（）如何快速而有效地检测出输出的有功功率、无功功率和谐波功率。目前的无连线方案都是基于下垂理论而发展的，它通过检测模块的有功功率和无功功率来调节输出幅值与相位而达到均流目的。下面对其中的三类典型控制策略加以介绍。】经典法这种方案通过对两个逆变模块的并联进行建模，并认为电源模块与负载间的阻抗呈感性，通过对各个模块输出的有功功率与无功功率进行计算，近似有如式（

15、）和（）：浙江大学硕十学位论文第章绪论，】）其中位是逆变模块输出电压与负载电压之间的相位差，为逆变输出压峰值。”见彳：功功率要与模块频率（反映相位筹）相关，而无功功率要与模块幅值相关，并且斗目位超前越多的模块有功功率人，幅值越人，无功功率越人。因此提出，种垂理论，即通过有功功率来调节频率，无功功率来调节幅值，达到模块的频率与幅值的一致，从而达到均流的目的。其控制方程如式（）和式（）（】）也（）通过（）和（）可见，当某一模块有功功率过大时，通过垂调节可将频率调得较小，从而使相位超前下降，达到模块的有功功率平衡；对于无功功率，当某一模块无功功率过大时，通过垂调节可将幅值调节得较小，从而使无功功率变

16、小，达到无功功率的平衡。有功功率和无功功率趋向平衡，则会提高均流效果。图即为对应的下垂控制示意图。图无连线并联下垂控制示意图在具体的控制实现上，则是由采样输出电压与采样输出电感电流获得有功功率与无功功率，然后由与通过下垂算法获得新的频率珊与幅值，其控制框图如图所示浙江大学硕十学位论文第一章绪论囤经典法无连线并联控制示意图改进法经典法是基于引线电感为感抗，而得出的下垂控制算法，但实际上引线是有一定阻抗的，并且理论证明仅仅下垂并不能保证有功功率与无功功率的平衡，因此一些方案在经典法的基础上进行了一些改善。文献即在垂控制算法的基础上，对频率公式作了适当改进，如式（】）口（）其中为相位差，这样对甜的调

17、节将精度更高，而对电压幅值的调节则仍旧用式（）。同时对有功功率与无功功率还经过一个低通滤波器，其系统控制框图如图（）浙汀大学硕学位论文第一章绪论圈改避式法静制罹母不蒽图文献则是从提高系统动态性能的角度，进行一些探索。其控制策略是在经典的基础。增加了微分和积分环节，使系统的响应较好，其控制思想可以简化为下式：一尸一警坷川一等，（，）图改进法控制框图示意图文献【】与文献【】有些类似，通过在下垂公式上增加微分环节，以加快系统的动态性能，其控制思想可简化为式（）和式（）浙汀人学硕士学位论文第章绪论一面（）爿警（）以上三种改进方案基本上都是在垂控制算法的基础上进行改进，以更好的均流或是提高系统的动态性能

18、，但文献是借鉴下垂算法的思想，提出一种新的控制策略。文献】认为，逆变模块之间很难同相，同时幅值调整必须克服正反馈，这一点非常关键。它利用有功功率与有功功率之差来调整模块频率，幅值的调节则是在卜垂的同时采；平均值算法。其控制算法思想如式（）和（），（），（）岛尸（）（：一）。，（）（）厂一（）（）（）同时在控制算法中还加入了锁相环思想，使模块间能够达到较好的同步。图即为其控制框图示意图图改进。法控制框图塑些叁：兰堡生堂鱼堡墨签二茎丝迨法经踺。法认为输出电压没有谐波或者学波较小，因此计算中都没有考虑到谐波功率，而实际上输出电压的彳可能为零，一些情况，尤其是啦线一生负载谐波功率不可以忽略，因此一些方

19、案提；方案。即用基波有功功率、基波无功功率和谐波功率米共同调节输出电流，达到模块问的均流。文献【就是采用这种法来达到均流的，同时采用了小信号注入法，幅值为基波的，它用锁相环来实现输出与小信号的同步，控制相位的一致性。其实现框图如图所示：图法并联控制框图有连线并联与无连线并联比较有连线并联方案的模块问有通讯线相连，根据模块的地位是否均等可以分为主从式与对等式，但有连线并联实际上并不是一种完全冗余的并联。无连线并联方案的模块间仅有交流母线相连，目前的方案中一般是基于模块输出的有功功率、无功功率，有时还包括谐波功率共同调节模块问的均流程度，为了提高系统的均流度与动态响应，一傲对下垂算法中增加微分年积

20、分环节。无连线并联相比有连线并联，有着如下几点优势：模块化程度更高。由丁无连线并联的各模块间没有信号线相连，各个模块问完全独浙江犬学硕十学位论文第章绪论证，是一种完全冗余的并联，其楼块化程度更高。）可靠性更高。由于模块间没有关联，因此单个模块的故障不影响系统的：【：作，人火提高系统的可靠性。）易扩容和维护。模块间相巨独立，因此系统进行容量扩展相当方便，同时维护某个模块也极为便利。）戍用前景更广泛。有连线并联的模块问的相互连线是一个不稳定因素因为一月连线故障，系统也会受到影响；另外相互间的连线，会给系统带来噪声，影响供电质蓬；同时相互间的连线也限制了模块的空间。所有这些缺点都为无连线并联所不具备

21、，因此无连线并联的应用前景更被看好。但无连线并联相比有连线并联也有其劣势，主要是以下两点；）控制策略复杂。要达到较高的均流度，经典法还不够，因此还必须引入一。些复杂的控制，如、等，以及对、等进行低通滤波等。）成本较高。目前的无连线并联都是在数字控制的基础上实现的，模拟控制行不通，而有连线并联则可以通过模拟控制来实现。并且无连线并联对数字芯片的运行速率及采样速率和精度也有较高的要求，傲的数字芯片，如单片机，不能胜任，目前主要是用芯片来实现，这使得系统的成本相对较高。技术如前述，无连线并联的控制一般都由芯片来实现，本节将简要介绍芯片。数字信号处理器（）简称，原来是为信号处理而设计的，但列前愈来愈多

22、地应用于实时控制领域。芯片是从年代以后才发展起来的，年美国贝尔实验室的和公司的被认为是最早的芯片，其广泛应用是年公司的系列开始的。是公司专门用于电机控制的第一代定点芯片。在￥以后，公司推山一系列产品，用于不同场合的电机控制利电源开发，某些方面的性能也得到了提高。如为第二代产品，增加了控制器局域网络（）模块，转换速度也提高到，第三代产品系列的应用更加广泛，它在系列的基础上，具有了如下一些特点：（）采用高性能静态技术，使得供电电压降为，减小了控制器的功耗；的执行速度使得指令周期缩短到（），从而提高了控制器的实时控制能力。浙江大学颁十学位论文第一章绪论（）基于。的核保证了系列代码和系列代码兼容。（）

23、片内高达字的程序存储器，高达字的数据科序，字双口（）和字的单口（）。（）两个事什管理器模块和，每个包括：两个位通用定时器；个】位的脉宽调制（嘲）通道。它们能够实现：三相反相器控制；的对称非对称波形；当外部引脚出现低电平时快速关闭州通道：可编程的吼死区控制以防止上桥臂同时输出触发脉冲；个捕获单元；片内光电编码器接电路：通道转换器，事件管理模块适用于控制交流感应电机、无刷直流电机、开关磁电机、步进电机、多级电机和逆变器。（）可扩展的外部存储器（）总共字：字程序存储器：字程序存储器；宇数据存储器：字寻址空间。（）看门狗定时器模块（）。（）位转换器最小转换时间为，可选择由两个事件管理器来触发的两个通输

24、入转换器或一个通道输入的转换器。（）控制器局域网络（）模块。（）串行通信接口（）。（）位的串行外设接口模块（）。（）基丁：锁相环的时钟发生器。（）高达个可单独编程或复用的通用输入输出引脚（）。（）个外部中断（电机驱动保护、复位和两个可屏蔽中断）。（）电源管理包括种低功耗模式，并且能独立将外设器件转入低功耗模式。选题意义及内容本课题的题目是基于的逆变模块无连线并联系统研究，单个模块由四部分组成，即不控整流电路：输入由工频市电提供；逆变主功率电路，其输入为的输出，主拓扑电路为单相全桥电路：控制电路，控制电路为一个双环控制电路，分别采样输出电压与电感电流进行闭环控制，算法实现由实现，本系统采用公司的

25、来实现；另外还有辅助电源电路。本课题的单个模块的输；为峰值的工频正弦电压，额定容最。各模块无连线并联集成后，模块间通过总线相连，然后连接于机，浙江大学硕士。学位论文第一章绪论机上位机监控软件可以对模块进行相应操作，如关闭等，以及查看相关的数据，如一段时间内的电信号等等，通过总线可以对整个并联系统进行“播控制。整个并联系统完全基十兀连线并联，能够实现较好冗余同时可以通过机对系统进行控制，对止麻用具有一定的借鉴意义。本论文土要是对一种改进的法无连线并联策略及逆变器并联模块没计进行：研究。通过理论分析，发现负载的有功功率主要与逆变输出频率相关，与逆变输出幅值的相关性较小；负载的无功功率则既与逆变输出

26、频率有关，又与逆变输出幅值有关；为避免模块并入、负载切换等情况，系统响应太慢，因此加入微分环节，以增强动态性能。在这种改进法中，下垂参数较多，且相互耦台，而下垂参数的合适与否直接影响系统的稳态性能与动态性能，因此参数设计非常关键。本课题在系统分析各参数的重要性后，发现有功功率与频率问的系数非常重要，因此先理论推导出此参数，然后由此引申出其余参数。沦文第一：章讲述逆变模块的并联原理，讲述了基本的原理，以及本文策略的改进原理，并对有功功率和无功功率的检测和计算进行详细讲解；第：章讲述系统硬件设计原理，洋细讲解单个模块的四部分的设计，以及相关电阻电容的选取原则：第四章讲解相关参数的设计，系统分析单个

27、模块内部的参数设计以及下垂参数的设计方法；第五章讲解系统软件和控制算法的实现，详细讲解监控软件的设计方法以及控制算法的实现；第六章给出实现结果，包括单个逆变器的实验结果和并联系统实验波形，并对相关波形和数据进行分析。最后对研究工作做一些总结，分析一些需要改进的地方。浙江大学硕士学位论文第二章逆变器并联策略第二章逆变器并联策略本章对无迕线并联的经典法进行理论分析，推导出其下垂控制算法；并在此基础：，对分析进一步完善，对策略进行些改进，提山改进的法并联原理。由于并联成功的个关键环节是，如何快速而准确的检测和计算有功功率和无功功率，因此本章对有功功率和无功功率的计算也作介绍。经典法并联原理现以两个逆

28、变模块的并联为例进行讲解，并将每个逆变模块等效于一个交流电源，如图。其中，和、乞为等效电源输出幅值，蛾和吼为等效电源输出的相位，为引线阻抗，一般来说引线晕感性而非容性，因此以、来代表其感抗，并假定引线感抗相等。为输出负载，。为交流母线上电压，。和，则为相应模块上的电流。等逆变器匕么仍图逆变器并联运行原理图一蔓艘孕（）（）则逆变器输出的电流为吃（啊）肖生般来说，阻抗相比感抗较小，阏此忽略阻抗，上式可简化为坐哑等婴型逆变器输出的复数功率恐圪由式（）、（）可得，逆变器输出的有功功率只和无功功率为（）特等凼卿（）浙江大学硕士学位论文第二章逆变器并联策略绋一（屹，）一般情况下，功率角仍，）比较小（也符合

29、实际情况），可作如下近似仍仍，口则有功功率与无功功率简化为）（）（）（）由式（），逆变器输出有功功率是其输出电压幅值和功率角的函数，取微分，可得瓴鲁（吒仍仍吨仍）由于吼（，）比较小，有（）屹屹岖雌饵鲲”蛾盘（）因此可将式（）进一步简化，得蛾鲁术锄同样对（）式两边微分，得，丽（由式（）、（）两式可知，输出电压的相位变化影响其输出有功功率的变化，而输出屯压的幅值变化则改变其输出的无功功率。由式（）和（）可知，相位超前越多的模块，输的有功功率也越大，幅值越大的模块，输出的无功功率则越大。因而。如果耍控制逆变器输出的有功功率和无功功率只需通过调节逆变器的输出电压的幅值和相位即可，一般通过调节输出电压的

30、频率来改变输出电压的相位，进而调节逆变器的输出有功功率。这就是法的基本思想，其控制方程式为：一棚矿屹一其中和为逆变模块在空载时的频率和幅值。（）浙江大学硕上学位论文第一章逆变器并联策略罔功率下垂控制示意图矧即为式（）的示意图，也叫做下垂控帝示意图。由式（）可知，当输出有功功率人的模块，通过下垂算法其频率将变小，因此相位也将减小，从而又引起有功功率的减小，达到有功功率的平衡：当输出无功功率大的模块，通过下垂算法，其幅值将减小，进而引起无功功率的下降，达到无功功率的平衡。改进并联原理忽略引线阻抗经典法在推论时进行了一些近似，忽略一些相对较小的成份，得出有功功率仅与频率相关，而无功功率仅与幅值相关的

31、结论，这有一定的误差。下面通过理论进行分析，并对经典法进行一定的改进。一、。卜。一。蛩。警、血，、上、逆变模块图引线阻抗不计的逆变模块并联模型逆变模块并联的等效模型模型如图，巧么口和吒卢分别是两逆变模块的等效输出，其中巧和为幅值口和则为相位，为模块与负载间的引线感抗，为模块与负载闻的引线感抗，则为等效输出，和则为模块和模块的输出电流。由图可得电流浙江人学硕士学位论文第一章逆变器并联策略：，（）则逆变模块输出给负载的视在功率为。，由式（）、（，）呵得（）：。，。（）（，（）（）【月此，模块输出给负载的有功功率和无功功率分别为：匕：丝：塑丝芏竖掣（）（。）并联成功后，相位角髓将会很小，因此将式（。

32、）和（）可简化为如：兰：！：竺（）型鍪（，）下商以相位角和幅值为变量，分析有功功率和无功功率与此两者的相关性。由式（），有功功率对口和的导数如下堡：旦“（）一：旦，”有关。下面比较两种相关性的人小，如下：（）显然，式（）和（）都为正值，由上两式可见，有功功率既与相位有关，也与幅值：丘口（），极来说，很小，后面章节将会证明其将小于，而为输出幅值，因此式（）远大于。因此有功功率主要与相位，亦即是频率相关，但与幅值也有一定的关系浙：大学硕学位论文第二章逆变器并联策略同样，以口和为变量，对无功功率求导，有：塑铷（）塑：堡，）显然，式）。由：两式可见，无功功率仪与幅值相关，而与相位无关。同理，对于模块的

33、有功功率和无功功率的相应计算分析，也将得到类似的结论。因此对经典法作如改进：（）、为下垂系数，由于瓦和瓦都大于零，因此、前面为减号，其相应大小关勰，煳；署大于零，因此前面为减号。考虑引线阻抗以上下垂方案中，都认为引线阻抗为零，或是引线感抗远大于引线阻抗，但实际引线中不可避免存在阻抗，引线感抗未必远大丁引线阻抗。因此有必要考虑引线阻抗，其对应的并联模型如图。口模块一芋图逆变模块并联等效模型（，）图中，和分别为引线阻抗，其余的量如节所述。由图可得：，一即浙江大学硕士学位论文第二章逆变器行联策略斋酬廿赤”耐则模块输给负载的视在功率为（）（）中（盯坝。忡】（睁紊导（口卜翥）屹印（）】志雌）彝鲁矿。（）

34、因此，逆变模块输出给负载的有功功率州（）百（）一崭）击”巧州时斋百，（）错州可（）一崭（口）（口）（）（）（）考虑到并联成功后，逆变模块输出的相位角口和都比较小，因此近似认为（即（）（户因此式（。）和式（）可近似等效为。：匕：垡！：蔓：竺！±蔓！：竺（）胪（矿一）咀相位和幅值巧为变量，对有功功率进行求导，如下：（）御口巧圪（）开，玉匕：坐兰！：蔓兰！：匕：竺订（）由式（）可见，尝的值大于零，即有功功率与相位是正相关的关系；由式（）口竺的值也是大于零的，即有功功率与幅值也是正相关的关系。下面比较两种相关性的浙江大学硕士学位论文第二章逆变器）联策略强弱：卯一形屹巧）（一圪圪口）对式（）作

35、一变化，如卯五：兰！：竺、舞小和净）巧。般来说，由于引线电抗分压很小，冈此近似有圪“巧，因此式（）可近似化为（）卯一妇一四一媚上一十订一在式（）中，一般，“斗，而分母为输出电压幅值，一般都很大，本课题为开斋势矿（）因此有功功率主要与相位相关，与幅值也有一定关系，但相关性远不及与相位的关系。面分析无功功率与幅值和相位的关系，由式（），以口和巧为变量对进行求导，有壁壁：蔓：竺：！（）：（）口（）由图（）可见，爰的值，、于零即无功功率与相位负相关而谁来说是个正值，因此（）的值大于零，即无功功率与幅值正相关。下面比较两种相关性的强弱。浙江人学硕士学位论文第二章逆变器联策略矿五一披一奶（一口叶）（）们祟

36、卜网和（）“隙旦如。，巧）署时，即模块输出电压幅值比引线感阻比（署）大时，式（）大于，因此）三；时，即模块输出电压幅值比引线感阻比（！旱）小时，式（）、于，因此幸幸（）其中的符号，是由前推出的正相关还是负相关决定的。石和瓦都为止值，因此，前面都是减号，以表示下垂；同样，罢小于零，因此前面用加号；爰大于零，冈此口任瑾，前面为减号。另外上式中，为下垂系数，其中要远大于，嘣与浙江大学硕学位论文第，章逆变器并联策略的关系则上模块幅值和引线感阻比有关。动态响应由节推出的式（），很好的考虑了引线的阻抗和感抗，对于系统并联后的均流波形有很好的稳定性。但对于并联系统来说，有两点椎常重要，一是稳定后的均流误差，

37、越小越好，理论值为，式（）能保证这一点。还有一点则是动态性能，主要表现为如个方面：启动波形，即有一台新的逆变器并入时各逆变器电流响应：退出波形，即一台并入的逆变器突然退出，比如由于故障或保护等原因，各逆变器电流响应；并联后负载切换时各逆变器的电流响应。这儿点中尤以启动波形受影响最为明显，实验证明如果系统动态性能不好，启动过程中会有一段时间的振荡，因此对式（）还必须加以改进。本课题中，对式子进行微分改进，以提高系统的动态性能，即式（）加上有功或无功的微分环节。由，中的分析可知，频率和幅值都与有功功率和无功功率相关，因此理论上式（）的两个式子中都应该既补偿有功功率的微分环节，又补偿无功功率的微分环

38、节。但如果这样，虽然理论上更完善，但参数过多，且相互耦合，参数的确定将非常麻烦，此时参照经典。法，认为频率主要与有功功率相关，幅值主要与无功功率相关，因此对式（）中的频率式子仅补偿有功功率的微分环节，幅值式子仅补偿无功功率的微分环节，即如下：嗽焉这个式子就是本课题晟终采用的算法，它既很好的保证并联的稳定性能，同时也使系统具有较好动态性能。功率计算原理由经典法和改进法可见，控制算法中都用到有功功率和无功功率，由丁本课题是数字采样，且是采样瞬时输出电压和瞬时电感电流，如图所示：浙江人学硕：学位论文第二章逆变器并联策略采样电意电流采样毒电压图单个逆变模块示意图面推导由电感电流和电容电压来进行有功功率

39、和无功功率的计算方法。目前，主要有两种方案对进行计算，分别为电压电流相移法和双表计算法，下面分别予以推导。：电压电流相移法下的功率计算公式”：砒尸吉厂础，嚣疽，式中，表示输出电压，表示输出电流，表示瞬时功率，表示输出有功功率，表示输出无功功率。式（）中所计算式是适用于各种具有周期性波形的功率计算，对上式进一步进行变形，得去“出孚奶斑对式（。）进行离散变化，得：，雌扣鹏，专善喊争式中，表示一个周期内采样点数。由式（）可见，有功功率即为瞬时采样电压与采样电流相乘，经过累加后取平均值即是；无功功率则为本时刻电压与周期前的电流相乘，亦即本时刻，与超前度的电流相乘，然后累加后平均，图即为其示意图浙江大学

40、硕士学位论文第一章逆变器并联策略蒜磷目啮嘞噼蜱图，相移式无功功率计算示意图由丁这种算法中，瞬时电压需要与移位的瞬时电流相乘，因此不妨将其称为电压电流相移法。由式（。）可见，有功功率瞬时值即采样瞬时电压与瞬时电流相乘，然后累加平均：但无功功率需要与周期前的电流相乘，因此需要对前，周期的电流进行存储。本课题每周期采样点数为，冈此程序需要开辟个数据空间，以存储电流数值。双表计算法在单相止抠电蹯，议犏出电墟利军耵出电抛竹刑刀划、彤：矿砌乱）（）（）式中，为输出电压的幅值，为输出电流的幅值，凹为角频率，乱和只分别为电压和电流的相位角。对电压和电流分别求傅立叶的一阶系数，如下：去了锄喇乓矿蝌）皇巧，去矿拟

41、与阢础去（咖去如耐坝咖尹删心叱赳钔，浙汀大学硕士学位论文第二章逆变器并联策略尸万击（）字坼。”叫印（，）（）疆击豳（已吲（只配一）（¨一）（）由式（）和式（）可见，要计算和，需要相应的计算出一，和。而要得到¨，和，需要由（）一（）黼。下面讨论这四个参量的计算；“耐，出石与棚去了（，）卅而（）净硼诳专鼢州包，由。）、（）和（。）可见（）咋一¨厶：“姊÷鸱）（）曰理一¨台”勖啪蛾袖（）吉（，专肿（幺）（）（）冈此，是采样电压瞬时值与余弦表相乘，然后累加后平均所得：巧是采样电压瞬时值与正弦表相乘，然后累加后平均所得；是采样电流瞬时值与余弦表相乘，然后累加后浙江大学硕士学何论文第：一章逆变器并联策略平均所得：是采样电流瞬时值与正弦戒相乘，然后累加后平均所得。显然