專利名稱：一種輸出電流標(biāo)幺值加權(quán)平均的逆變器并聯(lián)均流方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種輸出電流標(biāo)幺值加權(quán)平均的逆變器并聯(lián)均流方法，屬于逆變器并聯(lián)控制技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展對(duì)供電系統(tǒng)的容量、性能和可靠性的要求越來越髙，推動(dòng)著電力電 子技術(shù)研究的不斷深入和廣泛。模塊化電源的并聯(lián)可以增大系統(tǒng)容量，同時(shí)多個(gè)逆變器模塊 并聯(lián)工作可以提高系統(tǒng)的靈活性和冗余度。實(shí)現(xiàn)多個(gè)逆變器模塊并聯(lián)工作的關(guān)鍵是保證并聯(lián) 系統(tǒng)中各個(gè)逆變器的輸出電流同頻率、同相位，同時(shí)額定功率相等的各模塊輸出電流保持一 致，即實(shí)現(xiàn)"均流"。
逆變器并聯(lián)方案分為有互聯(lián)線和無互聯(lián)線兩種。無互聯(lián)線方案目前難以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化； 有互聯(lián)線并聯(lián)逆變器的均流方法之一是采用電流比較的方法。每一個(gè)逆變器將各自的輸出電 流與均流總線信號(hào)比較，得出偏差電流，據(jù)此調(diào)節(jié)控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)均流控制，但系統(tǒng)的控制精 度不高。這就有必要對(duì)現(xiàn)有的均流方法進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為一種輸出電流標(biāo)幺值加權(quán)平均的逆變器并聯(lián)均流方法。該方法適用于多個(gè)逆變器 并聯(lián)均流控制，尤其適用于多個(gè)功率不全相等模塊逆變器并聯(lián)均流控制。本發(fā)明用一種脈沖寬 度加權(quán)表決的方式來實(shí)現(xiàn)逆變器并聯(lián)均流控制，該控制方法能有效改善模擬信號(hào)的不精確問 題，提高均流控制精度，同時(shí)可以保證各逆變器模塊根據(jù)自身的額定值承擔(dān)相應(yīng)的輸出電流。
逆變器并聯(lián)系統(tǒng)由第一模塊、第二模塊、第三模塊........第n模塊并聯(lián)組成，本發(fā)明
的各逆變器模塊在給定時(shí)刻同時(shí)向互聯(lián)線發(fā)送脈沖信號(hào)，其脈寬表示輸出電流的標(biāo)幺值，即 該模塊輸出電流占其額定電流的百分比。具體表示方法如圖l所示，T為基準(zhǔn)正弦波的周期 時(shí)間，定義系數(shù)0"(0<0"<1)、 a(0<c^CT)、 yff(CT</ <l),各模塊在aT時(shí)刻開始發(fā)送高電平脈 沖信號(hào)，取(--a)T的時(shí)間寬度來表示模塊輸出電流占其額定電流的100%,若某模塊輸出電 流占其額定電流的百分比為"/。，則該模塊發(fā)送的脈沖信號(hào)的寬度為(yS-將各模塊的 脈沖寬度信號(hào)以功率作為權(quán)值基準(zhǔn)進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算從而獲得公共脈沖寬度信號(hào)，系統(tǒng)通過互聯(lián) 線將公共脈沖寬度信號(hào)傳輸給各模塊，各模塊接收到公共脈沖寬度信號(hào)后根據(jù)其脈寬轉(zhuǎn)換成 各自的輸出電流值進(jìn)行輸出電流調(diào)節(jié)。加權(quán)表決的電路參考《一種功率加權(quán)的逆變器并聯(lián)相 位同步控制方法》(專利申請(qǐng)?zhí)?00910033279.2),給定時(shí)刻所有模塊的脈沖信號(hào)達(dá)到上升 沿后均為高電平，其脈寬分別表示各模塊輸出電流的標(biāo)幺值，因此所有脈沖信號(hào)經(jīng)過相應(yīng)時(shí) 間后會(huì)各自到達(dá)下降沿而變?yōu)榈碗娖剑撓陆笛貢r(shí)刻就可代表模塊輸出電流的標(biāo)幺值，對(duì)脈寬信號(hào)的加權(quán)表決實(shí)際上可以用對(duì)該下降沿加權(quán)表決來代替。當(dāng)所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值之 和(以下稱為權(quán)值和)為非偶數(shù)時(shí)，處于低電平的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和大于所有脈沖寬度信 號(hào)的權(quán)值和的一半時(shí)得到公共脈沖寬度信號(hào)為低電平，當(dāng)所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和為偶數(shù) 并出現(xiàn)一些模塊的功率之和恰為總功率的一半時(shí)，在硬件均流電路中加入假模塊信號(hào)權(quán)值為 1的假模塊電路，令此假模塊信號(hào)始終為低電平，當(dāng)包括假模塊信號(hào)和各路脈沖寬度信號(hào)的 信號(hào)中同時(shí)處于低電平的信號(hào)權(quán)值和大于所有信號(hào)權(quán)值和一半時(shí)得到公共脈沖寬度信號(hào)為低 電平，即處于低電平的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和大于或等于所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和的 一半 時(shí)得到公共脈沖寬度信號(hào)為低電平。
第一個(gè)周期通過加權(quán)表決所得公共脈沖信號(hào)的寬度未必恰好是總電流所占總額定電流的 百分比，但是該脈寬可以表示總電流所占總額定電流的百分比。并且經(jīng)過若干周期后該脈寬 收斂，恰好就是總電流所占總額定電流的百分比假設(shè)初始時(shí)刻各模塊脈沖信號(hào)的寬度不完
全相等(若脈寬完全相等，則系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài))，分別為『1()、『20、『30........ ,n0
(『H^『2^『3(^……《『no),則此時(shí)所有信號(hào)的最大脈寬差為」『0=『 0-『10;第一周期中經(jīng)過 加權(quán)平均所得的公共脈沖信號(hào)的寬度為『。i,則必有『。P『K)或『。N『nO，各模塊根據(jù)『cl 轉(zhuǎn)換成各自的輸出電流值進(jìn)行輸出電流調(diào)節(jié)從而使自身脈沖信號(hào)的寬度接近『Ql，第一周期
結(jié)東后各模塊脈沖信號(hào)的寬度變?yōu)椤簎、『21、『31........『nl (『n《『2-『3^......《『nl),則
必有『 >『|()或『n<『n0，此時(shí)所有信號(hào)的最大脈寬差為J『產(chǎn)『n廠『U，根據(jù)以上結(jié)論可得
」『r^l『o;同理可證，第二周期結(jié)東后各模塊脈沖信號(hào)的寬度變?yōu)椤?2、『22、『32........
Wn2 (『1^『22^『322……S『n2),則必有WP『U或『n2<『nl，此時(shí)所有信號(hào)的最大脈寬差為 」ff2=『n2-M2^1『^」『o;以此類推可得爭(zhēng)一個(gè)周期結(jié)東后所有模塊脈沖信號(hào)的最大脈寬差小 于前一個(gè)周期所有模塊脈沖信號(hào)的最大脈寬差，即^f,」『H,所有模塊脈沖信號(hào)的最大脈 寬差將越來越小，最終達(dá)到」『^0,即經(jīng)過X個(gè)周期后所有模塊脈沖信號(hào)的寬度均相等，各 模塊輸出電流占其額定電流的百分比完全相同，即標(biāo)幺值相同，各模塊的輸出電流達(dá)到穩(wěn)定 值，并聯(lián)系統(tǒng)完成了均流過程。
在滿足上述條件下，該控制方法的運(yùn)用能夠取得良好的均流效果，提高了并聯(lián)系統(tǒng)負(fù)載 分配的合理性并且大大提高了控制精度。


圖1為本發(fā)明用脈寬表示模塊輸出電流占其額定電流百分比的具體方法
圖2為本發(fā)明的并聯(lián)逆變器系統(tǒng)的硬件均流電路圖
圖3為具體實(shí)施例之一的均流原理圖
圖4為具體實(shí)施例之一的均流電路圖
圖5為具體實(shí)施例之二的均流原理圖
圖6為具體實(shí)施例之二的均流電路圖
圖7為具體實(shí)施例之三的均流原理圖
圖8為具體實(shí)施例之三的均流電路圖
圖9為本發(fā)明的單片機(jī)均流原理圖具體實(shí)施方案
圖2所示為本發(fā)明的并聯(lián)逆變器系統(tǒng)的硬件均流電路圖，逆變器并聯(lián)系統(tǒng)由第一模塊、
第二模塊、第三模塊........第n模塊并聯(lián)組成，系統(tǒng)通過互聯(lián)線BUS將公共脈沖寬度信號(hào)
PULSE傳輸給各模塊，各模塊接收到公共脈沖寬度信號(hào)后進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。硬件均流電路由 n個(gè)信號(hào)檢測(cè)電路即第一信號(hào)檢測(cè)電路1至第n信號(hào)檢測(cè)電路n、假模塊電路A、電源F^、
比較器組成，其中第一信號(hào)檢測(cè)電路l由第一光耦、第一上拉電阻及u、第一下拉電阻及12組 成，第二信號(hào)檢測(cè)電路2由第二光耦、第二上拉電阻/ 21、第二下拉電阻i 22組成，第三信號(hào) 檢測(cè)電路3由第三光耦、第三上拉電阻/ 31、第三下拉電阻及32組成，直至第n信號(hào)檢測(cè)電路 n由第n光耦、第n上拉電阻i 。,、第n下拉電阻i ^組成，假模塊電路A由第一三極管^ 、 第二三極管込、第一假模塊電阻/ 。,、第二假模塊電阻及。2、反相器G組成；電源J^分別與
第一光耦的光電二極管P極和光電三極管C極、第二光耦的光電二極管P極和光電三極管C 極、第三光耦的光電二極管P極和光電三極管C極直至第n光耦的光電二極管P極和光電三 極管C極、第一三極管^的E級(jí)連接，第一上拉電阻/ u上端與第一光耦的光電三極管E極 連接，第一下拉電阻及12下端與地連接，第二上拉電阻/^上端與第二光耦的光電三極管E極 連接，第二下拉電阻^ 22下端與地連接，第三上拉電阻/^上端與第三光耦的光電三極管E極 連接，第三下拉電阻及32下端與地連接，直至第n上拉電阻i^,上端與第n光耦的光電三極管 E極連接，第n下拉電阻/^下端與地連接，第一假模塊電阻及。,上端與第一三極管^的C級(jí)
連接，第二假模塊電阻及。2下端與第二三極管込的<:級(jí)連接，第一上拉電阻i n下端與第一下
拉電阻及12上端連接處構(gòu)成第一信號(hào)檢測(cè)電路1的中間端，第二上拉電阻^21下端與第二下拉 電阻&2上端連接處構(gòu)成第二信號(hào)檢測(cè)電路2的中間端，第三上拉電阻i^下端與第三下拉電 阻/ 32上端連接處構(gòu)成第三信號(hào)檢測(cè)電路3的中間端，直至第n上拉電阻i m下端與第n下拉 電阻/^上端連接處構(gòu)成第n信號(hào)檢測(cè)電路n的中間端，第一假模塊電阻/ 。,下端與第二假模 塊電阻及。2上端連接處構(gòu)成假模塊電路A的中間端，第一信號(hào)檢測(cè)電路1的中間端、第二信 號(hào)檢測(cè)電路2的中間端、第三信號(hào)檢測(cè)電路3的中間端直至第n信號(hào)檢測(cè)電路n的中間端、 假模塊電路A的中間端與比較器的反相輸入端連接，第一三極管G的B級(jí)與反相器G輸出 端連接，第二三極管込的B級(jí)與反相器G輸入端連接，第二三極管込的E級(jí)與地連接；第 一模塊的脈沖寬度信號(hào)PULSE1由第一光耦的光電二極管N極接收，第二模塊的脈沖寬度信 號(hào)PULSE2由第二光耦的光電二極管N極接收，第三模塊的脈沖寬度信號(hào)PULSE3由第三光 耦的光電二極管N極接收，直至第n模塊的脈沖寬度信號(hào)PULSEn由第n光耦的光電二極管 N極接收，假模塊信號(hào)AUX由反相器G輸入端以及第二三極管込的B極接收，中間端電壓 K由比較器的反相輸入端接收，比較電壓Fw由比較器的同相輸入端接收，公共脈沖寬度信 號(hào)PULSE由比較器輸出。
第一模塊功率為尸，，脈沖寬度信號(hào)權(quán)值為第二模塊功率為戶2,脈沖寬度信號(hào)權(quán)值 為&，第三模塊功率為尸3，脈沖寬度信號(hào)權(quán)值為込，直至第n模塊功率為尸n,脈沖寬度信
6號(hào)權(quán)值為a,假模塊信號(hào)AUX的權(quán)值為1,定義所有其它模塊的權(quán)值均大于或等于1,令
m…f ， m,《",t老老
= =^1 =》=^;所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值之和為非偶數(shù)時(shí)，假模塊信號(hào)AUX置為高電
平，均流電路中不加入假模塊電路A,給定時(shí)刻各模塊同時(shí)發(fā)送脈沖寬度信號(hào)，此時(shí)所有信 號(hào)為高電平使第一信號(hào)檢測(cè)電路至第n信號(hào)檢測(cè)電路的光耦關(guān)斷，比較器反相輸入端電壓為
K=0,同相輸入端電壓為、f =|^，比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為高電平； 當(dāng)?shù)谝荒K脈沖寬度信號(hào)PULSE1為低電平時(shí)第一光耦導(dǎo)通，不計(jì)光耦導(dǎo)通壓降，比較器反
相輸入端電壓為K-P ，"http://〃^^2。 ^ ,同相輸入端電壓為rref =^;e ，當(dāng)
"12 〃 "22 〃…〃 ^n2 +"^11 2
/^/// 22〃…〃^〉/ u時(shí)比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平，當(dāng) /^//及n〃…〃i c 〈及u時(shí)比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為高電平；當(dāng)?shù)谝荒K脈沖 寬度信號(hào)PULSE1為低電平，第二模塊脈沖寬度信號(hào)PULSE2為低電平時(shí)第一光耦及第二光
耦導(dǎo)通，比較器反相輸入端電壓為=。"，2::及22/。.7,，^乙'當(dāng)
"12〃"22〃…〃"^n2 +"11〃"^21
i 12//i 22〃一〃i n2 >及 〃及21時(shí)比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平，當(dāng) /^///^〃…〃i ^ 〈i u〃i^時(shí)比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為高電平，當(dāng)處于低電
平的脈沖寬度信號(hào)對(duì)應(yīng)的上拉電阻并聯(lián)值小于所有下拉電阻并聯(lián)值時(shí)，比較器輸出端公共脈沖寬 度信號(hào)PULSE為低電平；所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值之和為偶數(shù)并出現(xiàn)一些模塊的功率之和'l^為 總功率的一半時(shí)，假模塊信號(hào)AUX置為低電平，均流電路中加入假模塊電路A,給定時(shí)刻各模 塊同時(shí)發(fā)送脈沖寬度信號(hào)，此時(shí)所有脈沖寬度信號(hào)為高電平使第一信號(hào)檢測(cè)電路至第n信號(hào)檢測(cè)
電路的光耦關(guān)斷，比較器反相輸人端電壓為^=。 ，d〃，〃^K^。2。 ^ ，
《2 〃 W22 〃…〃 、〃 /fo2 + W0l
同相輸入端電壓為Fref - * F。e,令i 12 // / 22 〃…〃 i ^ // / 。2 < ，比較器輸出端公共脈沖寬度
信號(hào)PULSE為高電平；當(dāng)?shù)谝荒K脈沖寬度信號(hào)PULSE1為低電平時(shí)，比較器反相輸入端電
壓為F =^W/…〃^〃及o2 y ,同相輸入端電壓為^f =丄^ ,當(dāng)
i 12//i 22〃 〃ifn2〃W。2 〉及n〃/ 。,時(shí)比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平，當(dāng)
及12 // i 22 〃…〃 J n2 〃及。2 <及 〃 時(shí)比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為髙電平，當(dāng)處
于低電平的脈沖寬度信號(hào)對(duì)應(yīng)的上拉電阻與假模塊第一電阻并聯(lián)值小于所有下拉電阻和作義模 塊第二電阻并聯(lián)值時(shí)，比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平。
具體實(shí)施例之一 一個(gè)10kW的逆變器模塊和三個(gè)5kW的逆變器模塊并聯(lián)
該實(shí)施例共有4個(gè)并聯(lián)逆變器模塊，假設(shè)初始時(shí)刻各模塊輸出電流占其額定值的百分比 分別為20%、 40%、 50%、 60%,取系數(shù)《 = 0.2、 / = 0.8 ,則四個(gè)模塊脈沖寬度信號(hào)的寬度分別為(0.8-0，T = 012T 、 40T = 024T 、 (0.8-0.2)50T = 03T 、 100 100 100
(0'8=2)60T = 0.36T。根據(jù)4-A-A-…-A，不妨定義每個(gè)5kW模塊的權(quán)值為1，
則10kW模塊的權(quán)值為2，所有模塊脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和為5,為非偶數(shù)，則假模塊信號(hào) AUX置為高電平，均流電路中不加入假模塊電路，圖3所示為具體實(shí)施例之一的均流原理圖。 圖中10kW的逆變器模塊輸出的脈沖寬度信號(hào)PULSE1，權(quán)值為2,三個(gè)5kW的逆變器模塊 輸出的脈沖寬度信號(hào)分別為PULSE2、 PULSE3、 PULSE4,權(quán)值均為1, Ts為公共脈沖寬度 信號(hào)的周期時(shí)間，Ts = T。處于低電平的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和大于所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán) 值和5的一半時(shí)得到公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平，此處只要處于低電平的脈沖寬度信 號(hào)的權(quán)值和大于或等于3即認(rèn)為大于所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和5的一半。
圖4所示為具體實(shí)施例之一的均流電路圖。第一模塊功率為10kW,脈沖寬度信號(hào)PULSEl 權(quán)值為2，第二模塊功率為5kW,脈沖寬度信號(hào)PULSE2權(quán)值為1，第三模塊功率為5kW, 脈沖寬度信號(hào)PULSE3權(quán)值為1,第四模塊功率為5kW，脈沖寬度信號(hào)PULSE4權(quán)值為1,
Fcc為供電電源電壓，K為比較器反相輸入端電壓，^^=|^。根據(jù)# = , = , =
—^/— _o / 及"一及"-及"一—及m一1右S—10々_戶2 5A;
&& 及32 &2 0 222 1
=#" = T = #^T'對(duì)應(yīng)均流電路中有^n^""3,^", !^1^1^1114。 給定時(shí)刻四路脈沖寬度信號(hào)PULSE 1、 PULSE2、 PULSE3、 PULSE4同時(shí)為髙電平使第一信 號(hào)檢測(cè)電路至第四信號(hào)檢測(cè)電路的光耦關(guān)斷，比較器反相輸入端電壓為K=0,同相輸入
端電壓為^f-l^。e,此時(shí)比較器輸出為高電平，即公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為高電平； 當(dāng)?shù)谝荒K脈沖寬度信號(hào)PULSE1為低電平時(shí)第一光耦導(dǎo)通，此時(shí)處于低電平的脈沖寬度信
號(hào)的權(quán)值和為2，根據(jù)計(jì)算比較器反相輸入端電壓為K = 2 A^卡ee,同相輸入端
電壓為f;-*^, |^<|f^,此時(shí)比較器輸出為高電平，即公共脈沖寬度信號(hào)PULSE
為高電平；當(dāng)?shù)谝荒K脈沖寬度信號(hào)PULSE1為低電平，第二模塊脈沖寬度信號(hào)PULSE2為 低電平時(shí)第一光耦及第二光耦導(dǎo)通，此時(shí)處于低電平的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和為3,根據(jù)計(jì)
、
算比較器反相輸入端電壓為K= ^ 2;~同相輸入端電壓為^ef二4^c,
A^c〉1^，此時(shí)比較器輸出為低電平，即公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平。則處于低電 11 2
平的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和大于或等于3時(shí)得到公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平，公共脈沖 寬度信號(hào)所表示的百分比40%即為所有逆變器模塊輸出電流占其額定電流百分比的期望值，即各模塊輸出電流的期望標(biāo)幺值為0.4。系統(tǒng)通過互聯(lián)線BUS將公共脈沖寬度信號(hào)PULSE傳輸給 各模塊，各模塊接收到公共脈沖寬度信號(hào)后轉(zhuǎn)換成各自的輸出電流值進(jìn)行輸出電流調(diào)節(jié)。
具體實(shí)施例之二 一個(gè)10kW的逆變器模塊和四個(gè)5kW的逆變器模塊并聯(lián)
該實(shí)施例共有5個(gè)并聯(lián)逆變器模塊，假設(shè)初始時(shí)刻各模塊輸出電流占其額定值的百分比 分別為20%、 30%、 40%、 50%、 60%,取系數(shù)a-0.2、 ^ = 0.8,則五個(gè)模塊脈沖寬度信號(hào)
的寬度分別為M^^T-(U2T、 =隨、 =隨、 (0.8-，T著、(0.8-0.2)60T = 036T。根據(jù)丑=& =壘=...=&，不妨定義每個(gè)
5kW模塊的權(quán)值為1，則10kW模塊的權(quán)值為2，所有模塊脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和為6，為偶 數(shù)，并出現(xiàn)一些模塊的功率之和恰為總功率的一半，比如10kW的模塊加上一個(gè)5kW的模塊 功率為15kW，恰為總功率30kW的一半。則假模塊信號(hào)AUX置為低電平，在均流電路中加 入假模塊電路。圖5所示為具體實(shí)施例之二的均流原理圖。圖中10kW的逆變器模塊輸出的 脈沖寬度信號(hào)PULSE1，權(quán)值為2,四個(gè)5kW的逆變器模塊輸出的脈沖寬度信號(hào)分別為 PULSE2、 PULSE3、 PULSE4、 PULSE5,權(quán)值均為1, AUX為假模塊信號(hào)，權(quán)值為1, Ts為 公共脈沖寬度信號(hào)的周期時(shí)間，Ts = T。當(dāng)包括假模塊信號(hào)AUX和各路脈沖寬度信號(hào)的信 號(hào)中同時(shí)處于低電平的信號(hào)權(quán)值和大于所有信號(hào)權(quán)值和7的一半時(shí)得到公共脈沖寬度信號(hào) PULSE為低電平，即處于低電平的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和大于或等于所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán) 值和6的一半時(shí)得到公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平。
圖6所示為具體實(shí)施例之二的均流電路圖。第一模塊功率為10kW，脈沖寬度信號(hào)PULSEl 權(quán)值為2，第二模塊功率為5kW,脈沖寬度信號(hào)PULSE2權(quán)值為1，第三模塊功率為5kW， 脈沖寬度信號(hào)PULSE3權(quán)值為1，第四模塊功率為5kW，脈沖寬度信號(hào)PULSE4權(quán)值為1， 第五模塊功率為5kW,脈沖寬度信號(hào)PULSE5權(quán)值為1，假模塊信號(hào)AUX權(quán)值為1， P^為
供電電源電壓，K為比較器反相輸入端電壓，^f-^f^。根據(jù)
八 n n n 及n及21Al 及nl及olI士尸l
^12 A22 "32 、 ^ ^
=A = ^ = A = ^ = A = ^ = A = ^,對(duì)應(yīng)均流電路中2《，=i 21 =; 31 =/ 41 -/ 51 , g2 l込l 仏 l込 1
及H-i-^L-^L-^L-^L-丄。假模塊信號(hào)AUX置為低電平，假模塊電路加入均流
及12 ^22 ^32 及42 及52 及。2 2 電路。給定時(shí)刻五路脈沖寬度信號(hào)同時(shí)為高電平使第一信號(hào)檢測(cè)電路至第五信號(hào)檢測(cè)電路的
光耦關(guān)斷，比較器反相輸入端電壓為7—=y^~^=^J^,同相輸入端電壓為
r ref 2 r cc
^^〈丄Kc,此時(shí)比較器輸出為高電平，即公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為高電平； 9 cc 2 cc當(dāng)?shù)谝荒K脈沖寬度信號(hào)為低電平時(shí)第一光耦導(dǎo)通，此時(shí)處于低電平的脈沖寬度信號(hào)的^_值
、
和為2，根據(jù)計(jì)算比較器反相輸入端電壓為K = 2~同相輸入端電壓為
rref =|^。， ^Kc<|^，此時(shí)比較器輸出為高電平，即公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為髙電平;
當(dāng)?shù)谝荒K脈沖寬度信號(hào)PULSE1為低電平，第二模塊脈沖寬度信號(hào)PULSE2為低電平時(shí)第 一光耦及第二光耦導(dǎo)通，此時(shí)處于低電平的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和為3,根據(jù)計(jì)算比較器反
、
相輸入端電壓為F-、 ？;~一L-^rF。。，同相輸入端電壓為rref =4匕，^L>i^
2D .1D cc 15 "…—，'…—.ref2 cc， 15 cc 2
7 ""4
此時(shí)比較器輸出為低電平，即公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平。則當(dāng)包括假模塊信號(hào)AUX 和各路脈沖寬度信號(hào)的信號(hào)中同時(shí)處于低電平的信號(hào)權(quán)值和大于所有信號(hào)權(quán)值和7的一半時(shí) 得到公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平，即處于低電平的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和大于或等于 所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和6的一半時(shí)得到公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平，公共脈沖寬 度信號(hào)所表示的百分比30%即為所有逆變器模塊輸出電流占其額定電流百分比的期望值，即 各模塊輸出電流的期望標(biāo)幺值為0.3。系統(tǒng)通過互聯(lián)線BUS將公共脈沖寬度信號(hào)PULSE傳輸 給各模塊，各模塊接收到公共脈沖寬度信號(hào)后根據(jù)其脈寬轉(zhuǎn)換成各自的輸出電流值進(jìn)行輸出 電流調(diào)節(jié)。
具體實(shí)施例之三 一個(gè)10kW的逆變器模塊、 一個(gè)5kW的逆變器模塊和一個(gè)3kW的逆變器 模塊并聯(lián)
該實(shí)施例共有3個(gè)并聯(lián)逆變器模塊，假設(shè)初始時(shí)刻各模塊輸出電流占其額定值的百分比 分別為30%、 40%、 50%,取系數(shù)"-0.2、 " = 0.8，則三個(gè)模塊脈沖寬度信號(hào)的寬度分別為
(0.8-0.2)30T = 018T 、 (0.8-0.2)40T = 024T 、 (0.8-0，T = 03T 。 100 100 100
A = & = & = — =^"，不妨定義3kW模塊的權(quán)值為3,則5kW模塊的權(quán)值為5， 10kW模
2l 。2 03 么
塊的權(quán)值為10,所有模塊脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和為18，此處18為偶數(shù)，但不會(huì)出現(xiàn)脈沖寬 度信號(hào)權(quán)值和等于總權(quán)值和一半的情況，假模塊信號(hào)AUX置為高電平，均流電路中不加入 假模塊電路。圖7所示為具體實(shí)施例之三的均流原理圖。圖中10kW的逆變器模塊輸出的脈 沖寬度信號(hào)PULSEl,權(quán)值為10, 5kW的逆變器模塊輸出的脈沖寬度信號(hào)PULSE2,權(quán)值為 5， 3kW的逆變器模塊輸出的脈沖寬度信號(hào)PULSE3，權(quán)值為3， Ts為公共脈沖寬度信號(hào)的周 期時(shí)間，Ts = T。處于低電平的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和大于所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和18的 一半時(shí)得到公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平，此處只要PULSE1處于低電平，處于低電平 的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和就大于或等于10，即大于所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和18的一半。 圖8所示為具體實(shí)施例之三的均流電路圖。第 一模塊功率為1 OkW，脈沖寬度信號(hào)PULSE1
10權(quán)值為10,第二模塊功率為5kW,脈沖寬度信號(hào)PULSE2權(quán)值為5,第三模塊功率為3kW, 脈沖寬度信號(hào)PULSE3權(quán)值為3, ^為供電電源電壓，H為比較器反相輸入端電壓，
t々cc。根據(jù)^=務(wù)=^=...=務(wù)，Ml=2^21=a& ,=，
z Wl & 仏 i/n "12 穴22
會(huì)—ih'有mf=f 4對(duì)歸中擁"-",
及l(fā)l =及21 =及31 = 1
i 127 22/ 32 2
給定時(shí)刻三路脈沖寬度信號(hào)同時(shí)為高電平使第一信號(hào)檢測(cè)電路至第三
信號(hào)檢測(cè)電路的光耦關(guān)斷，比較器反相輸入端電壓為「=0,同相輸入端電壓為Fref =|^,
此時(shí)比較器輸出為高電平，即公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為高電平；當(dāng)?shù)谝荒K脈沖寬度信號(hào) PULSEl為低電平時(shí)第一光耦導(dǎo)通，此時(shí)處于低電平的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和為10,根據(jù)計(jì)
二 J
算比較器反相輸入端電壓為_J/M=^c,同相輸入端電壓為rref=—cc,
9 21 2 21
^、>+、，此時(shí)比較器輸出為低電平，即公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平。當(dāng)?shù)谝荒?br> 塊脈沖寬度信號(hào)PULSEl處于高電平時(shí)，無論P(yáng)ULSE2、 PULSE3是否為低電平，比較器的 輸出均為高電平；只要PULSEl處于低電平，比較器的反相輸入端電壓就大于比較器同相輸 入端電壓，比較器的輸出為低電平，即公共脈沖寬度信號(hào)PULSE為低電平。則處于低電平的 脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和大于所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和18的一半時(shí)得到公共脈沖寬度信號(hào) PULSE為低電平，此處只要PULSEl處于低電平，處于低電平的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和就大 于或等于10，即大于所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和18的一半，公共脈沖寬度信號(hào)所表示的百 分比30%即為所有逆變器模塊輸出電流占其額定電流百分比的期望值，即各模塊輸出電流的 期望標(biāo)幺值為0.3。系統(tǒng)通過互聯(lián)線BUS將公共脈沖寬度信號(hào)PULSE傳輸給各模塊，各模塊 接收到公共脈沖寬度信號(hào)后根據(jù)其脈寬轉(zhuǎn)換成各自的輸出電流值進(jìn)行輸出電流調(diào)節(jié)。
具體實(shí)施例之四應(yīng)用CPU進(jìn)行加權(quán)表決
圖9所示為本發(fā)明的單片機(jī)均流原理圖。逆變器并聯(lián)系統(tǒng)由第一模塊、第二模塊、第三
模塊........第n模塊并聯(lián)組成，給定時(shí)刻各逆變器模塊同時(shí)通過互聯(lián)線BUS向單片機(jī)發(fā)送
脈沖信號(hào)，其脈寬表示該模塊輸出電流的標(biāo)幺值，單片機(jī)將接收到的脈沖寬度信號(hào)以功率作 為權(quán)值基準(zhǔn)進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算，并進(jìn)行多數(shù)的判斷，當(dāng)判斷處于低電平的脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和 大于或等于所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值和的一半時(shí)得到公共脈沖寬度信號(hào)為低電平，并通過互 聯(lián)線BUS將公共脈沖寬度信號(hào)傳輸給各模塊，各模塊接收到公共脈沖寬度信號(hào)后根據(jù)其脈寬 轉(zhuǎn)換成各自的輸出電流值進(jìn)行輸出電流調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1、一種輸出電流標(biāo)幺值加權(quán)平均的逆變器并聯(lián)均流方法，其特征在于逆變器并聯(lián)各模塊用脈沖寬度信號(hào)來表示該模塊輸出電流的標(biāo)幺值(輸出電流占其額定電流的百分比)，通過加權(quán)平均電路得到各模塊標(biāo)幺值的平均值，各模塊的權(quán)值(以下也稱為脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值)由模塊功率確定，各模塊根據(jù)該平均值轉(zhuǎn)換成各自的輸出電流值進(jìn)行輸出電流調(diào)節(jié)，最終實(shí)現(xiàn)各模塊的輸出電流標(biāo)幺值在允許的誤差范圍內(nèi)相等；具體方法為T為基準(zhǔn)正弦波的周期時(shí)間，定義系數(shù)σ(0＜σ＜1)、α(0＜α≤σ)、β(σ＜β＜1)，各模塊在αT時(shí)刻開始發(fā)送脈沖信號(hào)，取(β-α)T的時(shí)間寬度來表示模塊輸出電流占其額定電流的100％，若某模塊輸出電流占其額定電流的百分比為γ％，則該模塊發(fā)送的脈沖信號(hào)的寬度為(β-α)Tγ％，通過對(duì)各模塊脈沖寬度信號(hào)加權(quán)表決的方式來實(shí)現(xiàn)并聯(lián)逆變器均流控制，從而提高均流控制精度，保證各逆變器模塊輸出電流標(biāo)幺值在允許的誤差范圍內(nèi)相等；各模塊脈沖寬度信號(hào)加權(quán)表決的實(shí)現(xiàn)方法如下逆變器并聯(lián)系統(tǒng)由第一模塊、第二模塊、第三模塊、......、第n模塊并聯(lián)組成，各模塊在給定時(shí)刻(αT)同時(shí)向互聯(lián)線開始發(fā)送高電平脈沖信號(hào)，各模塊根據(jù)各自輸出電流標(biāo)幺值發(fā)送不同的脈沖寬度，結(jié)束后信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑撁}沖信號(hào)的下降沿時(shí)刻就可以代表該脈沖信號(hào)的寬度，也就可以代表各模塊的輸出電流標(biāo)幺值，對(duì)脈沖寬度信號(hào)的加權(quán)表決實(shí)際上就是對(duì)脈沖信號(hào)的下降沿進(jìn)行加權(quán)表決所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值之和為非偶數(shù)時(shí)，假模塊信號(hào)(AUX)置為高電平，均流電路中不加入假模塊電路(A)，此時(shí)當(dāng)所有信號(hào)為高電平使第一信號(hào)檢測(cè)電路至第n信號(hào)檢測(cè)電路的光耦關(guān)斷，比較器反相輸入端電壓為V-＝0，同相輸入端電壓為<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>V</mi> <mi>ref</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><msub> <mi>V</mi> <mi>cc</mi></msub><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2009101812990002C1.tif" wi="21" he="9" top= "137" left = "115" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)(PULSE)為高電平；當(dāng)?shù)谝荒K脈沖寬度信號(hào)(PULSE1)為低電平時(shí)第一光耦導(dǎo)通，不計(jì)光耦導(dǎo)通壓降，比較器反相輸入端電壓為<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>V</mi> <mo>-</mo></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mn>12</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mn>22</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>n</mi><mn>2</mn> </mrow></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mn>12</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mn>22</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>n</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mi>R</mi> <mn>11</mn></msub> </mrow></mfrac><msub> <mi>V</mi> <mi>cc</mi></msub><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0002" file="A2009101812990002C2.tif" wi="54" he="9" top= "155" left = "100" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>同相輸入端電壓為<maths id="math0003" num="0003" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>V</mi> <mi>ref</mi></msub><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn></mfrac><msub> <mi>V</mi> <mi>cc</mi></msub><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0003" file="A2009101812990002C3.tif" wi="20" he="8" top= "168" left = "26" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>當(dāng)R12//R22//…//Rn2＞R11時(shí)比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)(PULSE)為低電平，當(dāng)R12//R22//…//Rn2＜R11時(shí)比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)(PULSE)為高電平；當(dāng)?shù)谝荒K脈沖寬度信號(hào)(PULSE1)為低電平，第二模塊脈沖寬度信號(hào)(PULSE2)為低電平時(shí)第一光耦及第二光耦導(dǎo)通，比較器反相輸入端電壓為<maths id="math0004" num="0004" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>V</mi> <mo>-</mo></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mn>12</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mn>22</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>n</mi><mn>2</mn> </mrow></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mn>12</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mn>22</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>n</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mi>R</mi> <mn>11</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mn>21</mn></msub> </mrow></mfrac><msub> <mi>V</mi> <mi>cc</mi></msub><mo>,</mo> </mrow>]]></math> id="icf0004" file="A2009101812990002C4.tif" wi="62" he="9" top= "193" left = "115" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>當(dāng)R12//R22//…//Rn2＞R11//R21時(shí)比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)(PULSE)為低電平，當(dāng)R12//R22//…//Rn2＜R11//R21時(shí)比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)(PULSE)為高電平，當(dāng)處于低電平的脈沖寬度信號(hào)對(duì)應(yīng)的上拉電阻并聯(lián)值小于所有下拉電阻并聯(lián)值時(shí)，比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)(PULSE)為低電平；所有脈沖寬度信號(hào)的權(quán)值之和為偶數(shù)并出現(xiàn)一些模塊的功率之和恰為總功率的一半時(shí)，假模塊信號(hào)(AUX)置為低電平，均流電路中加入假模塊電路(A)，此時(shí)當(dāng)所有脈沖寬度信號(hào)為高電平使第一信號(hào)檢測(cè)電路至第n信號(hào)檢測(cè)電路的光耦關(guān)斷，比較器反相輸入端電壓為<maths id="math0005" num="0005" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>V</mi> <mo>-</mo></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mn>12</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mn>22</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>n</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>o</mi><mn>2</mn> </mrow></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mn>12</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> 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inline="yes"/></maths>令R12//R22//…//Rn2//Ro2＜Ro1，比較器輸出端公共脈沖寬度信號(hào)(PULSE)為高電平；當(dāng)?shù)谝荒K脈沖寬度信號(hào)(PULSE1)為低電平時(shí)，比較器反相輸入端電壓為<maths id="math0007" num="0007" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>V</mi> <mo>-</mo></msub><mo>=</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mn>12</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mn>22</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>n</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>o</mi><mn>2</mn> </mrow></msub> </mrow> <mrow><msub> <mi>R</mi> <mn>12</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mn>22</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>n</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>o</mi><mn>2</mn> </mrow></msub><mo>+</mo><msub> <mi>R</mi> <mn>11</mn></msub><mo>/</mo><mo>/</mo><msub> <mi>R</mi> <mrow><mi>o</mi><mn>1</mn> </mrow></msub> 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全文摘要
本發(fā)明屬于逆變器并聯(lián)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種輸出電流標(biāo)幺值加權(quán)平均的逆變器并聯(lián)均流方法。各逆變器模塊用其脈沖信號(hào)的寬度來表示輸出電流的標(biāo)幺值，即該模塊輸出電流占其額定電流的百分比，通過對(duì)各脈沖寬度信號(hào)加權(quán)表決的方式得到各模塊輸出電流標(biāo)幺值的平均值，各模塊根據(jù)該平均值轉(zhuǎn)換成電流值調(diào)節(jié)各自輸出電流大小，最終達(dá)到各模塊的輸出電流標(biāo)幺值在允許的誤差范圍內(nèi)相等，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)逆變器均流控制。該方法適用于多個(gè)逆變器模塊并聯(lián)均流控制，尤其適用于多個(gè)功率不全相等逆變器模塊并聯(lián)均流控制。本發(fā)明的均流控制方法能夠顯著提高均流控制精度，同時(shí)保證各逆變器模塊根據(jù)自身的額定值承擔(dān)相應(yīng)的輸出電流。
文檔編號(hào)H02M7/48GK101604922SQ200910181299
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者季曉蘭, 爽 王, 馬運(yùn)東 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)