IPOP和ISOS逆變器組合系統(tǒng)的控制策略研究.pdf

1、標(biāo)準(zhǔn)化模塊的串并聯(lián)組合系統(tǒng)是電力電子系統(tǒng)集成的一個重要研究內(nèi)容，其優(yōu)點(diǎn)是可以降低系統(tǒng)的開發(fā)難度、簡化系統(tǒng)熱設(shè)計、提高系統(tǒng)可靠性、降低開發(fā)成本、縮短研發(fā)周期。根據(jù)聯(lián)結(jié)方式的不同，串并聯(lián)組合系統(tǒng)可以分為以下四類：輸入并聯(lián)輸出并聯(lián)(IPOP)、輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)(IPOS)、輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)(ISOP)、輸入串聯(lián)輸出串聯(lián)(ISOS)。按照能量變換形式，標(biāo)準(zhǔn)化模塊可分為DC/DC變換器、DC/AC逆變器、AC/DC整流器和AC/AC變頻器四大類。

2、本文主要研究以DC/AC逆變器為基本模塊的IPOP和ISOS逆變器組合系統(tǒng)，其中前者適用于UPS以及航空靜止變流器等系統(tǒng)中，后者適用于輸入電壓和輸出電壓均較高的場合。
　　 本文針對串并聯(lián)逆變器組合系統(tǒng)提出了一種通用控制策略，根據(jù)輸入輸出端功率都需達(dá)到均衡的原則，將控制策略分為輸出端的控制策略和復(fù)合式的控制策略。對于輸入并聯(lián)型逆變器組合系統(tǒng)，可以考慮采用輸出端的控制策略以及復(fù)合式的控制策略，前者更加簡單。而對于輸入串聯(lián)型逆變器組

3、合系統(tǒng)而言，采用輸出端的控制策略不能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，故需采用復(fù)合式的控制策略，即在控制輸入均流/均壓的同時，控制輸出電流/電壓的幅值或相位相同。
　　 對于IPOP逆變器組合系統(tǒng)，原有的一種平均電流分布式并聯(lián)控制方案通過對電壓基準(zhǔn)求同步和電流給定取平均實(shí)現(xiàn)了輸出均流控制，由于系統(tǒng)中各模塊采用分布式結(jié)構(gòu)，所以易實(shí)現(xiàn)熱插拔和冗余控制。然而，該方案存在輸出外特性較差的缺陷，本文針對這一點(diǎn)提出引入負(fù)載電流前饋的方案，并將負(fù)載電流前饋

4、點(diǎn)置于電流給定平均點(diǎn)之前時，作平均的將仍是原方案中的電感電流給定信號。這種方案在保留原方案的輸出限流功能和均流效果不變的同時，可大大改善模塊及系統(tǒng)的輸出外特性。進(jìn)一步的，本文從輸出外特性與輸出環(huán)流兩個方面對原方案和改進(jìn)方案進(jìn)行詳細(xì)對比分析，并從理論分析及相量的角度指出兩種方案中影響環(huán)流的兩個主要因素：逆變器之間電流放大倍數(shù)KI和輸出濾波電容Cf的差異。前者的差異同時引起有功環(huán)流和無功環(huán)流，而后者的差異只引起無功環(huán)流。當(dāng)各模塊的KI和Cf

5、均相互匹配時，便可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)輸出均流。仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證了以上理論分析的正確性，研制的樣機(jī)亦同時實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)方案下IPOP系統(tǒng)的熱插拔及冗余控制。
　　 對于ISOS逆變器組合系統(tǒng)，其控制目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的輸入均壓和輸出均壓。本文首先揭示輸入均壓與輸出均壓的關(guān)系，即：如果控制各模塊輸出均壓，則可實(shí)現(xiàn)各模塊輸入均壓，但不能保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作；如果控制各模塊輸入均壓，則只能保證各模塊輸出有功功率的均衡，而無功功率未必均衡，也就不能保證輸

6、出均壓；如果在控制系統(tǒng)輸入均壓的基礎(chǔ)上，同時控制各模塊輸出電壓的幅值或相位相同，則可實(shí)現(xiàn)各模塊輸出均壓，這就是復(fù)合式控制策略。進(jìn)一步的，本文就復(fù)合式控制策略提出一種具體實(shí)現(xiàn)方案，即輸入均壓結(jié)合輸出同角度的控制策略，其控制環(huán)路包含輸入均壓環(huán)、輸出電壓環(huán)、各模塊的電流內(nèi)環(huán)。由于電流內(nèi)環(huán)采用電容電流反饋，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓相位相同，從而又在輸入均壓控制的配合下保證了輸出均壓。本文還討論了一種電感電流反饋的三環(huán)控制策略，它雖也能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定工作和