基于虛擬同步發(fā)電機的輔助逆變器并聯(lián)技術(shù)研究.pdf

1、輔助逆變器是動車組等車輛運行的重要保障。目前，先進動車組輔助逆變器通常采用并聯(lián)供電技術(shù)，該項技術(shù)可以實現(xiàn)N+1冗余供電，提高電源供電的可靠性和可維修性，保證不間斷供電。那么如何減小并聯(lián)逆變系統(tǒng)的環(huán)流值就成為了目前需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。虛擬同步機技術(shù)源于微電網(wǎng)控制，可以控制逆變器使其具有同步發(fā)電機特性，使得并聯(lián)逆變器之間能根據(jù)實時輸出的有功和無功功率自動調(diào)節(jié)輸出電壓的幅值和頻率，從而在無需通信的情況下，實現(xiàn)逆變器間的負荷自動均衡，達到抑

2、制環(huán)流的目的?；诖耍疚膶⑻摂M同步機技術(shù)應(yīng)用于車載輔助逆變器控制，研究其可行性。文章接下來將會以如下思路展開敘述。
　　首先依據(jù)現(xiàn)有的理論建立了虛擬同步發(fā)電機的動態(tài)模型，包括電氣部分和機械部分，利用轉(zhuǎn)子運動方程、磁鏈方程以及電磁暫態(tài)方程構(gòu)建起同步電機的數(shù)學模型，據(jù)此設(shè)計出頻率-有功和電壓-無功控制器，使逆變器具有同步電機的下垂特性。并根據(jù)實際情況，設(shè)計了逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)和波形調(diào)制方式。根據(jù)輔助逆變器的負載特性，主體電路部分采用基

3、于三相四橋臂的逆變器結(jié)構(gòu)，推導出其數(shù)學模型，結(jié)合該逆變橋拓撲的特點，選用三維空間矢量脈寬調(diào)制(3D SVPWM)技術(shù)作為調(diào)制方式。
　　理論分析了多臺逆變器并聯(lián)系統(tǒng)產(chǎn)生環(huán)流的原因，是由于各個逆變器的輸出電壓幅值、頻率及相位不能夠完全一致所造成的。由公式推導出影響環(huán)流大小和方向的因素，從而判斷出采用虛擬同步機控制算法可使并聯(lián)逆變器系統(tǒng)均勻分配有功和無功負載，達到均流效果。
　　然后根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)要求，分別設(shè)計出各部分電路及器件

4、選型，包括逆變器、LCL濾波器、驅(qū)動電路、采樣調(diào)理電路等硬件電路，以及控制器中各項參數(shù)的取值。根據(jù)理論分析結(jié)果，分別搭建了單臺逆變器以及兩臺逆變器并聯(lián)的Simulink仿真模型，并將傳統(tǒng)下垂算法和虛擬同步機算法的控制效果進行了比較，驗證了方案的可行性。
　　最后依據(jù)實驗條件，設(shè)計并搭建了2000W的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)實物平臺，驗證了虛擬同步機算法控制的單臺逆變器能夠成功給負載供電，而且兩臺完全一樣的逆變器之間并聯(lián)后也能夠均分負載，將環(huán)