CN101677220B - 逆变器并联系统的环流控制方法、装置及逆变器并联系统 - Google Patents

逆变器并联系统的环流控制方法、装置及逆变器并联系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种逆变器并联系统的环流控制方法、装置及逆变器并联系统，所述方法包括：计算逆变器正负母线的电压差△V；根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1；对逆变器并联系统中的环流检测量Icir2进行采样；计算环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir；将电流和Icir作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流。逆变器并联系统的环流会使正负母线之间的电压存在偏差而造成母线电容过压，根据逆变器正负母线的电压差计算出系统中的环流控制量，将该环流控制量与实时的环流检测量之和作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流，如此有效地避免了部分逆变器的母线电容电压不断升高直至过压的情况。

Description

逆变器并联系统的环流控制方法、装置及逆变器并联系统
技术领域
本发明涉及电源技术，更具体地说，涉及一种逆变器并联系统的环流控制方法、装置及逆变器并联系统。
背景技术
在现在的逆变器并联系统中，并联的数量越来越多，同时不断地降低系统成本对电流检测的精度也造成了一定的影响。在这种并联系统中，由于并机环流的作用很容易出现部分逆变器的母线电容电压不断升高直至过压的情况。
下面将对环流对母线电压的影响做出分析，在此定义电流方向流向外为正方向，图中所示的逆变器为三电平逆变器，以下的分析对两电平逆变器同样适用。
在图1所示的情况下负向的环流可以使正母线电压升高。在图2所示的情况下负向的环流对正负母线电压没有影响。在图3所示的情况下负向的环流可以使负母线电压降低。由于在逆变器的运行过程中这三种情况都会发生，所以负向环流的作用会使正负母线电压差△V=Vbusp-Vbusn增大。同时整流器的作用是维持母线电压的恒定，在整流器没有回馈能力的情况下，持续的负向环流最终会导致正母线电压过压。
在图4所示的情况下正向的环流可以使正母线电压降低。在图5所示的情况下正向的环流对正负母线电压没有影响。在图6所示的情况下正向的环流可以使负母线电压增加。由于在逆变器的运行过程中这三种情况都会发生，所以正向环流的作用会使正负母线电压差△V=Vbusp-Vbusn减小。同时整流器的作用是维持母线电压的恒定，在整流器没有回馈能力的情况下，持续的正向环流最终会导致负母线电压过压。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述由于并机环流的作用容易出现部分逆变器的母线电压不断升高直至过压的缺陷，提供一种逆变器并联系统的环流控制方法、装置及逆变器并联系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种逆变器并联系统的环流控制方法，包括以下步骤：
S1、计算逆变器正负母线的电压差△V；
S2、根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1；
S3、对逆变器并联系统中的环流检测量Icir2进行采样；
S4、计算环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir；
S5、将电流和Icir作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流。
在本发明所述的环流控制方法中，所述步骤S1包括以下步骤：
S11、检测逆变器正母线的电压Vbusp；
S12、检测逆变器负母线的电压Vbusn；
S13、计算逆变器正负母线的电压差△V=Vbusp-Vbusn。
在本发明所述的环流控制方法中，所述步骤S2包括通过比例调节器P、比例积分调节器PI或者比例积分微分调节器PID来根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种逆变器并联系统的环流控制装置，包括：
第一计算电路，用于计算逆变器正负母线的电压差△V；
调节器电路，用于根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1；
电流采样电路，用于对逆变器并联系统中的环流检测量Icir2进行采样；
第二计算电路，用于计算环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir；
其中，计算出的电流和Icir作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流。
在本发明所述的环流控制装置中，所述第一计算电路进一步包括：
第一检测电路，用于检测逆变器正母线的电压Vbusp；
第二检测电路，用于检测逆变器负母线的电压Vbusn；
其中，所述逆变器正负母线的电压差△V为检测出的逆变器正负母线的电压Vbusp和Vbusn之差。
在本发明所述的环流控制装置中，所述调节器电路包括比例调节器P、比例积分调节器PI、比例积分微分调节器PID或其他类型的调节器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种逆变器并联系统，包括多个并联为负载提供交流电的逆变器以及用于对逆变器并联系统中的环流进行控制的环流控制装置，所述环流控制装置包括：
第一计算电路，用于计算逆变器正负母线的电压差△V；
调节器电路，用于根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1；
电流采样电路，用于对逆变器并联系统中的环流检测量Icir2进行采样；
第二计算电路，用于计算环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir；
其中，计算出环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流。
在本发明所述的逆变器并联系统中，所述第一计算电路进一步包括：
第一检测电路，用于检测逆变器正母线的电压Vbusp；
第二检测电路，用于检测逆变器负母线的电压Vbusn；
其中，所述逆变器正负母线的电压差△V为检测出的逆变器正负母线的电压Vbusp和Vbusn之差。
在本发明所述的逆变器并联系统中，所述调节器电路包括比例调节器P、比例积分调节器PI、比例积分微分调节器PID或其他类型的调节器。
实施本发明的逆变器并联系统的环流控制方法及装置，具有以下有益效果：根据逆变器正负母线的电压差计算出系统中的环流控制量，将该环流控制量与实时的环流检测量之和作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流，如此有效地避免了由于并机环流的作用出现部分逆变器的母线电容电压不断升高直至过压的情况。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是负向环流使正母线电压升高的示意图；
图2是负向环流对正负母线电压没有影响的示意图；
图3是负向环流使负母线电压降低的示意图；
图4是正向环流使正母线电压降低的示意图；
图5是正向环流对正负母线电压没有影响的示意图；
图6是正向环流使负母线电压增加的示意图；
图7是本发明的逆变器并联系统的原理图；
图8是本发明的逆变器并联系统的环流控制装置的原理图；
图9是本发明的环流控制方法的流程图；
图10是本发明计算逆变器正负母线的电压差的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在逆变器并联系统中，由于并机环流的作用，比较容易出现部分逆变器的母线电容电压不断升高直至过压的情况，这给逆变器内部器件和整个系统带来了不良的影响。本发明的核心思想在于，通过比例调节器、比例积分调节器或比例积分微分调节器来根据逆变器正负母线的电压差计算出系统中的环流控制量，将该环流控制量与实时的环流检测量之和作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流，如此有效地避免了由于并机环流的作用出现部分逆变器的母线电容电压不断升高直至过压的情况。
如图7所示，图中示出了本发明的逆变器并联系统的原理图。所示的逆变器并联系统包括多个并联为负载6提供交流电的逆变器1，这些并联的逆变器1的输入可以接市电，也可以直接使用直流供电，例如电池供电，通过内部的整流器(图中没有示出)施加到母线电容的两端，该整流器可以维持母线电容电压的稳定，但是在整流器没有回馈能力的情况下，持续的正向或负向环流最终会导致正负母线电压过压。因此，所示的逆变器并联系统还包括用于对逆变器并联系统中的环流进行控制的环流控制装置，该环流控制装置包括第一计算电路2、调节器电路3、电流采样电路4和第二计算电路5。第一计算电路2用于计算逆变器正负母线的电压差△V，调节器电路3用于根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1，电流采样电路4用于对逆变器并联系统中的环流检测量Icir2进行采样，第二计算电路5用于计算环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir。其中，计算出环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流。调节器电路3包括比例调节器P、比例积分调节器PI或者比例积分微分调节器PID，通过上述的比例积分调节器PI或者比例积分微分调节器PID就可以根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1。在使用调节器电路3(即比例调节器P、比例积分调节器PI或比例积分微分调节器PID)的情况下，当计算的逆变器正负母线的电压差△V≠0时，根据正负母线的电压差△V计算出的环流控制量Icir1≠0；当计算的逆变器正负母线的电压差△V=0时，根据正负母线的电压差△V计算出的环流控制量Icir1=0。
以下将对上述逆变器的工作流程进行描述。首先，第一计算电路2计算逆变器正负母线的电压差△V，然后调节器电路3(即比例积分调节器PI或比例积分微分调节器PID)根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1，电流采样电路4对逆变器并联系统中的环流检测量Icir2进行采样，通过第二计算电路5对环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir进行计算，最后将电流和Icir作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流。通过以上步骤，可以有效地避免由于并机环流的作用出现部分逆变器的母线电容电压不断升高直至过压的情况。
如图8所示，图中示出了本发明的逆变器并联系统的环流控制装置的原理图。所示的环流控制装置包括第一计算电路2、调节器电路3、电流采样电路4和第二计算电路5，其中第一计算电路2包括第一检测电路7、第二检测电路8。第一检测电路7用于检测逆变器正母线的电压Vbusp，第二检测电路8用于检测逆变器负母线的电压Vbusn，第一计算电路2用于计算逆变器正负母线的电压差△V，调节器电路3用于根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1，电流采样电路4用于对逆变器并联系统中的环流检测量Icir2进行采样，第二计算电路5用于计算环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir。其中，逆变器正负母线的电压差△V为检测出的逆变器正负母线的电压Vbusp和Vbusn之差，而计算出的电流和Icir作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流。与图7所示的逆变器并联系统不同的是，图8所示的逆变器并联系统的环流控制装置增加了两个用于检测各个逆变器1的正负母线电压的检测电路。
以下将对上述逆变器的工作流程进行描述。首先，第一检测电路7和第二检测电路8分别检测逆变器1正负母线的电压Vbusp和Vbusn，然后第一计算电路2计算逆变器正负母线的电压差△V=Vbusp-Vbusn，调节器电路3(即比例调节器P、比例积分调节器P I或比例积分微分调节器PID)根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1，电流采样电路4对逆变器并联系统中的环流检测量Icir2进行采样，通过第二计算电路5对环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir进行计算，最后将电流和Icir作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流。通过以上步骤，可以有效地避免由于并机环流的作用出现部分逆变器的母线电容电压不断升高直至过压的情况。
图9是本发明的环流控制方法的流程图。在步骤902，第一计算电路计算逆变器正负母线的电压差△V。在步骤904，通过调节器电路根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1。在使用调节器电路(即比例调节器P、比例积分调节器PI或比例积分微分调节器PID)的情况下，逆变器正负母线的电压差△V≠0时，根据正负母线的电压差△V计算出的环流控制量Icir1≠0。逆变器正负母线的电压差△V=0时，根据正负母线的电压差△V计算出的环流控制量Icir1=0，即此时正负母线之间不存在过压情况。在步骤906，电流采样电路对逆变器并联系统中的环流检测量Icir2进行采样，该环流检测量Icir2也就是当前环流的实时值。在步骤908，第二计算电路计算环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir。最后在步骤910，将电流和Icir作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流。
图10是本发明计算逆变器正负母线的电压差的方法流程图。在步骤1002，第一检测电路检测逆变器正母线的电压Vbusp。在步骤1004，第二检测电路检测逆变器负母线的电压Vbusn。在步骤1006，第一计算电路计算逆变器正负母线的电压差△V=Vbusp-Vbusn。在逆变器内部的整流器没有回馈能力的情况下，需要通过本发明的环流控制装置对用于均流控制的环流进行控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡是本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种逆变器并联系统的环流控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、计算逆变器正负母线的电压差△V；
S2、根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1；
S3、对逆变器并联系统中的环流检测量Icir2进行采样；
S4、计算环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir；
S5、将电流和Icir作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流。
2.根据权利要求1所述的环流控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤：
S11、检测逆变器正母线的电压Vbusp；
S12、检测逆变器负母线的电压Vbusn；
S13、计算逆变器正负母线的电压差△V=Vbusp-Vbusn。
3.根据权利要求1所述的环流控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括通过比例调节器P、比例积分调节器PI或者比例积分微分调节器PID来根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1。
4.一种逆变器并联系统的环流控制装置，其特征在于，包括：
第一计算电路，用于计算逆变器正负母线的电压差△V；
调节器电路，用于根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1；
电流采样电路，用于对逆变器并联系统中的环流检测量Icir2进行采样；
第二计算电路，用于计算环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir；
其中，计算出的电流和Icir作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流。
5.根据权利要求4所述的环流控制装置，其特征在于，所述第一计算电路进一步包括：
第一检测电路，用于检测逆变器正母线的电压Vbusp；
第二检测电路，用于检测逆变器负母线的电压Vbusn；
其中，所述逆变器正负母线的电压差△V为检测出的逆变器正负母线的电压Vbusp和Vbusn之差。
6.根据权利要求4所述的环流控制装置，其特征在于，所述调节器电路包括比例调节器P、比例积分调节器PI、比例积分微分调节器PID或其他类型的调节器。
7.一种逆变器并联系统，其特征在于，包括多个并联为负载提供交流电的逆变器以及用于对逆变器并联系统中的环流进行控制的环流控制装置，所述环流控制装置包括：
第一计算电路，用于计算逆变器正负母线的电压差△V；
调节器电路，用于根据正负母线的电压差△V计算环流控制量Icir1；
电流采样电路，用于对逆变器并联系统中的环流检测量Icir2进行采样；
第二计算电路，用于计算环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir；
其中，计算出环流控制量Icir1与环流检测量Icir2的电流和Icir作为逆变器并联系统中用于均流控制的环流。
8.根据权利要求7所述的逆变器并联系统，其特征在于，所述第一计算电路进一步包括：
第一检测电路，用于检测逆变器正母线的电压Vbusp；
第二检测电路，用于检测逆变器负母线的电压Vbusn；
其中，所述逆变器正负母线的电压差△V为检测出的逆变器正负母线的电压Vbusp和Vbusn之差。
9.根据权利要求7所述的逆变器并联系统，其特征在于，所述调节器电路包括比例调节器P、比例积分调节器PI、比例积分微分调节器PID或其他类型的调节器。
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