CN101436832B - 三相逆变器组合运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种三相逆变器组合运行方法，属逆变器组合运行方法。本发明方法设置三相初始相位后，通过采样A相逆变器输出电压，通过信号调理获得复位信号及时钟信号，通过复位信号及时钟信号可获得与A相逆变器同步并互差120度的基准正弦波。该方法克服了传统低压同步信号通信易受干扰的问题，适用于将单相逆变器组合成为三相交流电源系统。本发明的逆变器组合运行方法，能使得本机与不同厂商的，同规格设计，不同拓扑、不同控制方法的单相逆变器组合成为三相逆变器运行，具有较好的兼容性，方法简单可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种逆变器组合运行方法，尤其涉及一种三相逆变器组合运行方法。
背景技术
三相逆变器广泛应用于大功率或三相四线制负载供电场合，其电路架构主要有基于桥式拓扑衍生而来的三相全桥式、三相半桥式、三相四桥臂式及组合式三相逆变器。但前三种逆变器拓扑三相集成在一起，且需要统一的控制器实现三相电压输出，很难满足分布式供电系统负载终端供电三相对称性及单相/三相供电的要求，因而组合式三相逆变器得到越来越广泛应用。但在分布式供电系统中组合式三相逆变器的应用受到限制：三相输出电压对称性直接受制于逆变器之间相位信息通讯的准确性。由于终端负载相对分散，物理空间距离较远，当各模块通过控制线长距离通信时易受干扰，导致输出电压相位差偏离正常值较大。此外，采用控制线连接限制了被组合逆变器的控制方式的选择，必须采用相同模块的逆变器才能组合成为三相交流电源。
正弦波逆变器不仅完成电压从直流到交流的变换，同时亦可视为利用开关器件完成对输入直流电压进行调制，再经输出LC滤波器滤波获得实时跟踪基准正弦波的正弦输出电压，此时输出电压与基准电压同步。为获得三相对称输出电压，需要三相基准正弦电压互差120度并实时同步。从这个角度，任一相的输出电压与任一相的基准正弦电压均同步，因而可以用某一相输出电压获得三相基准电压的同步信号，且输出电压为高压信号，具有抗干扰能力强的特点。相位互差120度可以在同步的基准上给定初始相位差即可。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对克服传统三相逆变器组合运行方案中低压控制线长距离通信易受干扰的缺陷提出一种三相逆变器组合运行方法。
本发明三相逆变器组合运行方法，所述三相逆变器中的A相逆变器通过高压采样线分别与B相逆变器、C相逆变器电连接；
该方法采用B相逆变器、C相逆变器通过高压采样线采样A相逆变器输出的交流电压，将所述A相逆变器输出的交流电压依次经过分压电路、过零比较电路得到方波信号，将方波信号经过微分电路得到脉冲同步信号，将脉冲同步信号、第一选通信号和独立复位信号经过第一选通开关得到复位信号；
将A相逆变器的设置信号、B相逆变器的设置信号、C相逆变器的设置信号通过译码电路得到初始相位预置信号；
将所述复位信号、初始相位预置信号和时钟信号经过基准正弦波发生电路得到基准正弦波信号。
将所述基准正弦波信号和B相逆变器或C相逆变器的输出电压反馈信号经过电压闭环电路得到PWM脉宽调制信号，B相逆变器或C相逆变器接收PWM脉宽调制信号输出跟踪基准电压。
本发明该方法能够兼容采用不同拓扑、不同控制方案的单相逆变器。能使得本机与不同厂商的单相逆变器组合成为三相逆变器运行，具有较好的兼容性，方法简单可靠。
附图说明
图1为本发明提出的组合式逆变器架构；
图2为实施方法1中仅用外来同步信号及本机时钟信号获得的三相基准正弦波信号的电路原理图；
图3为实施方法2中用外来同步信号及时钟信号获得的三相基准正弦波信号的电路原理图；
图4为用以生成同步信号及时钟信号的信号调理电路；
图5为由基准正弦波产生正弦波输出电压的单相正弦波逆变器的控制框图；
图6为实施方法2中利用A相逆变器输出电压获得的调理信号；
图7为实施方法2中获得的三相逆变器系统输出电压波形，各相为相同单相逆变器模块；
图8为本发明与某同等规格产品作两相组合2/3不平衡负载时实验波形图。
具体实施方式
作为组合运行的三相逆变器如图1所示。以下，参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。
实施方式1
如图2所示，为获得三相基准电压的基准正弦波信号，这里不需要获得基准正弦波的时钟信号而使用本机时钟信号。A相输出电压经分压电路获得低压正弦波，经过过零比较电路获得输入方波信号。
逆变器独立工作时，默认为A相逆变器工作，设置A相逆变器设置信号。第一选通开关经选通信号设置确保封锁信号脉冲同步信号，使用本机独立时钟信号及独立复位信号独立复位信号分别作为时钟信号及复位信号来获得基准正弦波信号。
逆变器组合工作时，按三相定义，分别设置A相逆变器、B相逆变器、C相逆变器设置信号，经译码电路获得基准正弦波的初始相位预置信号，确保初始相位互差120度。此时第一选通开关分别经选通信号设置确保封锁本机复位信号，使用外来脉冲同步信号及本机独立时钟信号分别作为复位信号及时钟信号来获得三相同步的基准正弦波信号。
如上所述，通过仅采样输出电压，通过信号调理电路获得复位信号、时钟信号或仅复位信号，在三相基准正弦波初始相位设定互差120度时，可以确保三相基准正弦电压时刻同步且互差120度，进而确保三相输出电压具有良好对称性。
本实施方式以互差120度的三相正弦波为例进行说明。通过设置更多的初始相位预置信号，可以获得互差任意角度的多相组合式电源系统。该初始相位预置信号可通过译码电路或其他数字电路产生。
实施方式2
如图3所示。为获得三相基准电压的基准正弦波信号，引入如图4所示信号调理电路，此时基准正弦波的时钟信号可以一并获得。A相逆变器输出电压经分压电路获得低压正弦波，经过零比较电路获得输入方波信号。进一步利用相位检测电路比较输出基准方波信号与输入信号相位差，其输出相位误差信号经低通滤波器滤波后获得表征频率的电平信号，通过压频转换电路获得实际时钟信号，进一步经分频反馈电路获得基准方波信号，该闭环调节自动调节基准方波信号的频率，使其与输入方波信号一致，完成锁相。该输出基准方波信号进一步经微分电路变为脉冲同步信号，与实际时钟信号分别送入选通开关、备用。
逆变器独立工作时，默认为A相逆变器工作，设置A相逆变器设置信号。第一、第二选通开关分别经第一、第二选通信号设置，确保封锁信号实际时钟信号及脉冲同步信号，并使用本机独立时钟信号及独立复位信号分别作为时钟信号及复位信号来获得基准正弦波信号。
逆变器组合工作时，按三相定义，分别设置A相逆变器、B相逆变器、C相逆变器设置信号，经译码电路获得基准正弦波的初始相位预置信号，确保初始相位互差120度。此时第一、第二选通开关分别经选通信号设置确保封锁本机信号独立时钟信号及独立复位信号，使用外来实际时钟信号及脉冲同步信号分别作为时钟信号及复位信号来获得三相同步的基准正弦波信号。
图5为由基准正弦波产生正弦波输出电压的单相正弦波逆变器的控制框图即电压闭环电路，由反馈补偿环节传递函数Z(s)和运算放大器组成。
图6-8进一步给出本实施方式下的实验波形，验证本方法的可行性。
图6给出A相负载端电压在B相模块上分压获得低压正弦波，经过过零比较电路获得输入方波信号作为信号调理电路输入信号，输出与其同步的输出基准方波信号，并经微分环节获得脉冲同步信号。同时获得的与其同步的实际时钟信号，最终得到超前于低压正弦波为120°的B相基准正弦电压。
图7给出基于该方法获得的三相逆变器系统阻性满载时输出电压波形，各相为相同单相逆变器模块，波形质量好。
图8给出样机与某同等规格产品作两相组合2/3不平衡负载时实验波形，证实其具有良好的兼容扩展能力。
Claims (3)
1.一种三相逆变器组合运行方法，其特征在于所述三相逆变器中的A相逆变器通过高压采样线分别与B相逆变器、C相逆变器电连接；
该方法采用B相逆变器、C相逆变器通过高压采样线采样A相逆变器输出的交流电压，采用分压电路、过零比较电路将所述A相逆变器输出的交流电压依次经过分压、过零比较得到方波信号，采用微分电路将方波信号经过微分得到脉冲同步信号，采用经过第一选通开关将脉冲同步信号、第一选通信号和独立复位信号经过选通得到复位信号；
将A相逆变器的设置信号、B相逆变器的设置信号、C相逆变器的设置信号通过译码电路得到初始相位预置信号；
将所述复位信号、初始相位预置信号和时钟信号经过基准正弦波发生电路得到基准正弦波信号；
将所述基准正弦波信号和B相逆变器或C相逆变器的输出电压反馈信号经过电压闭环电路得到PWM脉宽调制信号，B相逆变器或C相逆变器接收PWM脉宽调制信号输出跟踪基准电压。
2.根据权利要求1所述的三相逆变器组合运行方法，其特征在于所述时钟信号为三相逆变器中任意一相逆变器本身的独立时钟信号。
3.根据权利要求1所述的三相逆变器组合运行方法，其特征在于所述时钟信号和脉冲同步信号通过如下方法获得：将方波信号和基准方波信号依次经过相位检测电路、低通滤波器、压频转换电路得到实际时钟信号，将实际时钟信号、第二选通信号、基准正弦波发生电路本身的独立时钟信号经过第二选通开关得到时钟信号，其中将时钟信号经过分频反馈电路得到基准方波信号，将基准方波信号经过微分电路得到脉冲同步信号。
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