CN104539219B - 一种均流控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种均流控制方法，应用于多个逆变器并联的供电系统中，该方法包括以下步骤：(a)分别获取各个并联的逆变器的相电流，并将各个相电流相加获取相电流之和；(b)根据所述相电流及所述相电流之和计算各个逆变器的脉宽调整量；(c)根据所述相电流之和获得PWM波脉宽；(d)分别将各个逆变器的脉宽调整量与所述PWM波脉宽相加，并根据各个相加后的值生成对应逆变器的驱动信号。本发明还提供了对应的均流控制系统。实施本发明的均流控制方法及系统实现了均流控制，提高了均流控制的精确度，使得逆变器并联系统中各逆变器输出电流有效值的偏差被缩小，降低不均流导致的IGBT温升不一致问题。

Description

一种均流控制方法及系统
技术领域
本发明涉及变频器技术领域，更具体地说，涉及一种均流控制方法及系统。
背景技术
逆变器并联供给同一电机负载时，由于发波信号同步性、驱动信号延迟不一致、IGBT导通压降不同及输出线路阻抗不一致等导致的各逆变器间负载电流不均流问题，通常需要在各逆变器的输出端串联电感量较大的均流电抗器，以抵消各逆变器间负载电流不均流。
然而，采用各逆变器的输出端串联均流电抗器来进行均流时，通常需要的电感量较大，并且由于电抗器的阻抗离散性，虽然可以对输出电流的纹波等进行有效的抑制，但不能有效抑制由于输出阻抗不平衡导致的各逆变器电流有效值的不均流，而当电流有效值不均流时，各逆变器在长期运行的情况下需要对逆变器进行降容，以防止不均流导致的逆变器IGBT温升过高及炸毁，但是增加了电路中的电感量。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述逆变器并联时负载电流不均流问题，提供一种均流控制方法及系统。
本发明解决上述问题的技术方案是提供了一种均流控制方法，应用于多个逆变器并联的供电系统中，且所述多个逆变器的PWM波的载波同步，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(a)通过电流采样装置分别获取各个并联的逆变器的相电流，并将各个相电流相加获取相电流之和；
(b)根据所述相电流及所述相电流之和计算各个逆变器的脉宽调整量；
(c)根据所述相电流之和获得PWM波脉宽；
(d)分别将各个逆变器的脉宽调整量与所述PWM波脉宽相加，并根据各个相加后的值生成对应逆变器的驱动信号；
在所述步骤(b)中包括以下步骤：
将所述相电流及所述相电流之和进行有效值计算，得到相电流的有效值及相电流之和的有效值；
将所述相电流之和的有效值进行求均值计算，得到相电流有效值的平均值；
将所述相电流的有效值和所述相电流有效值的平均值进行相减，并进行累加后与比例系数进行相乘，得到脉宽调整量的幅值；
将所述脉宽调整量的幅值与调制相位的正弦值进行相乘，得到实际的脉宽调整量。
在本发明的均流控制方法中，在所述步骤(c)中，通过SVPWM装置获得所述PWM波脉宽。
在本发明的均流控制方法中，其特征在于，在所述步骤(a)中，所述相电流为逆变器与电抗器之间的电流，且各个相电流通过第一计算电路相加获取所述相电流之和。
本发明还提供了一种均流控制系统，应用于多个逆变器并联的供电系统中，其特征在于，该系统包括电流采样装置、均流调节器、电机控制器及驱动生成模块，其中，所述电流采样装置的输入端连接于逆变器与电抗器之间；所述均流调节器的输入端与所述电流采样装置的输出端连接，并根据相电流及相电流之和计算各个逆变器的脉宽调整量；所述电机控制器根据相电流之和获得PWM波脉宽；所述驱动生成模块根据各个逆变器的脉宽调整量与所述PWM波脉宽相加后的值生成对应逆变器的驱动信号；
所述均流调节器包括：
计算装置，用于将所述相电流及所述相电流之和进行有效值计算，得到相电流的有效值及相电流之和的有效值，并将所述相电流之和的有效值进行求平均值，得到相电流有效值的平均值；
调整装置，用于将所述相电流的有效值与所述相电流有效值的平均值进行相减，并进行累加后与比例系数进行相乘，得到脉宽调整量的幅值；
乘法装置，用于将所述脉宽调整量的幅值与调制相位的正弦值进行相乘，得到实际的脉宽调整量。
在本发明的均流控制系统中，所述均流控制系统还包括用于将各个相电流相加获取相电流之和的第一计算电路。
在本发明的均流控制系统中，所述均流控制系统还包括SVPWM装置。
实施本发明的均流控制方法及系统，有益效果有：实现了均流控制，提高了均流控制的精确度，使得逆变器并联系统中各逆变器输出电流有效值的偏差被缩小，降低不均流导致的IGBT温升不一致问题。
附图说明
图1是本发明实施例的一种均流控制方法的流程图。
图2是图1中S102的具体实现的流程图。
图3是本发明实施例的一种均流控制系统的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。
如图1所示，是本发明实施例的一种均流控制方法的流程图，该方法应用于逆变器并联系统中，包括一下步骤：
S101、获取逆变器并联系统中各个逆变器的相电流及相电流之和；
在本实施例中，逆变器并联系统包括多个并联的逆变器，这些逆变器为与其输出端连接的负载(即电机)提供交流电，在逆变器与负载之间串联一电抗器，通过电流采样装置获取逆变器与电抗器之间的各个相电流，并对各个相电流进行求和得到相电流之和，在本实施例中，各个相电流通过第一计算电路计算出相电流之和。
S102、根据相电流及相电流之和计算各个逆变器的脉宽调整量；
在此步骤中，均流调节器根据S101得到的相电流及相电流之和，先计算出相电流及相电流之和的电流有效值，再计算出一个PWM波的脉宽调整量，下面将详细说明均流调节器计算出一个PWM波的脉宽调整量的步骤，在此不再赘述。
S103、根据相电流之和获得PWM波脉宽；
在此步骤中，电机控制器根据相电流之和，并且结合SVPWM装置，计算出PWM波脉宽，其中，SVPWM装置用于对输入信号进行空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse WidthModulation，SVPWM)。
S104、分别将各个逆变器的脉宽调整量与PWM波脉宽相加，并根据各个相加后的值生成对应逆变器的驱动信号。
在此步骤中，通过第二计算电路计算将各个逆变器的脉宽调整量和PWM波脉宽相加，然后作为驱动生成模块的输入，生成对应逆变器的驱动信号，以此来对逆变器并联系统中逆变器的输出电流进行调节，使逆变器并联系统中逆变器的输出电流有效值向输出电流有效值的平均值方向靠拢，从而实现逆变器输出电流的均流控制。
本发明实施例的均流控制方法，应用于多个逆变器并联的供电系统中，针对现有技术逆变器的输出端串接电抗器仍然不能有效抑制由于逆变器输出阻抗不均衡导致的电流有效值不均流，导致逆变器IGBT温升过高及炸毁。本发明采用相电流及相电流之和的电流有效值，并根据电流有效值计算脉宽调整量，再结合PWM波脉宽，作为驱动生成模块的输入，从而实现了均流控制，提高了均流控制的精确度，使得逆变器并联系统中各逆变器输出电流有效值的偏差被缩小，降低不均流导致的IGBT温升不一致问题。
如图2所示，是图1中S102的具体实现的流程图。在本实施例中，S102具体包括以下步骤：
S201、将相电流及相电流之和进行有效值计算，得到相电流的有效值及相电流之和的有效值；
S202、将相电流之和的有效值进行求均值计算，得到相电流有效值的平均值；
S203、将相电流的有效值和相电流有效值的平均值进行相减，并进行累加后与比例系数α进行相乘，得到脉宽调整量的幅值；
在本实施例中，在均流调节过程中，设定脉宽调整量的幅值的阈值A，相电流的有效值和相电流有效值的平均值进行相减，得到差值，差值自身进行累加，并乘以比例系数α，输出一个数值，在逆变器并联系统中逆变器电流调节均衡后，该数值将保持不变，即达到预定的阈值A，当逆变器经调整均流后运行频率等参数发生变化时，需要调整比例系数α。
S204、将脉宽调整量的幅值与sinθ进行相乘，得到实际的脉宽调整量。
在本实施例中，θ为PWM波的调制相位，sinθ表示调制相位的正弦值。
如图3所示，是本发明实施例的一种均流控制系统的结构图。该均流控制系统包括逆变器101、电抗器102、电流采样装置103、均流调节器104、电机控制器105、SVPWM装置106及驱动生成模块107，其中，逆变器101的输出端串联电抗器102。
电流采样装置103用于获得逆变器101的相电流，其输入端连接于逆变器101与电抗器102之间，并通过第一计算电路108将逆变器并联系统中各个逆变器的相电流相加获取相电流之和。
均流调节器104的输入端与电流采样装置103的输出端连接，分别接收电流采样装置103获得的相电流及逆变器并联系统中逆变器的相电流之和，均流调节器104根据该相电流和相电流之和，计算出各个逆变器的脉宽调整量。可以理解，均流调节器104的输入端还与第一计算电路108的输出端连接。
电机控制器105根据逆变器并联系统中逆变器的相电流之和，并经过SVPWM装置106计算PWM波脉宽。
第二计算电路109分别将各个逆变器的脉宽调整量与PWM波脉宽相加，驱动生成模块107根据该相加后的值生成对应逆变器的驱动信号，其中，驱动生成模块107的输入端与第二计算电路109的输出端连接，输出端与逆变器101连接，并根据同步载波及脉宽调整量与PWM波脉宽的和值，使逆变器101的输出电流与各个逆变器的输出电流的平均值保持一致，从而实现逆变器101的输出电流的均流控制。
在本实施例中，均流调节器104包括：
计算装置，用于将均流调节器104的输入端输入的相电流及相电流之和进行有效值计算，得到相电流的有效值及相电流之和的有效值，并将相电流之和的有效值进行求平均值，得到相电流有效值的平均值。
调整装置，用于将相电流的有效值与相电流有效值的平均值进行相减，并进行累加后与比例系数α进行相乘，得到脉宽调整量的幅值；
乘法装置，用于将脉宽调整量的幅值与调制相位的正弦值sinθ进行相乘，得到实际的脉宽调整量。
在本实施例中，由于均流调节器104采用逆变器电流的有效值的差值作为得到脉宽调整量的幅值的输入，所以其均流调节过程是一个缓慢的过程且抗电流采样引入干扰的性能特别好，其调节过程根据比例系数α的不同可能在几个与十几个电流周期之间，所以其输出电流不会因为PWM波因均流调节导致的输出不同步而造成的电流剧烈变化。
本发明实施例提供的逆变器并联的供电系统的均流控制方法及系统，针对现有技术逆变器的输出端串接电抗器仍然不能有效抑制由于逆变器输出阻抗不均衡导致的电流有效值不均流，导致逆变器IGBT温升过高及炸毁。本发明采用相电流及相电流之和的电流有效值，并根据电流有效值计算脉宽调整量，再结合PWM波脉宽，作为驱动生成模块的输入，从而实现了均流控制，提高了均流控制的精确度，使得逆变器并联系统中各逆变器输出电流有效值的偏差被缩小，降低不均流导致的IGBT温升不一致问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种均流控制方法，应用于多个逆变器并联的供电系统中，且所述多个逆变器的PWM波的载波同步，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(a)通过电流采样装置分别获取各个并联的逆变器的相电流，并将各个相电流相加获取相电流之和；
(b)根据所述相电流及所述相电流之和计算各个逆变器的脉宽调整量；
(c)根据所述相电流之和获得PWM波脉宽；
(d)分别将各个逆变器的脉宽调整量与所述PWM波脉宽相加，并根据各个相加后的值生成对应逆变器的驱动信号；
在所述步骤(b)中包括以下步骤：
将所述相电流及所述相电流之和进行有效值计算，得到相电流的有效值及相电流之和的有效值；
将所述相电流之和的有效值进行求均值计算，得到相电流有效值的平均值；
将所述相电流的有效值和所述相电流有效值的平均值进行相减，并进行累加后与比例系数进行相乘，得到脉宽调整量的幅值；
将所述脉宽调整量的幅值与调制相位的正弦值进行相乘，得到实际的脉宽调整量。
2.根据权利要求1所述的均流控制方法，其特征在于，在所述步骤(a)中，所述相电流为逆变器与电抗器之间的电流，且各个相电流通过第一计算电路相加获取所述相电流之和。
3.根据权利要求1所述的均流控制方法，其特征在于，在所述步骤(c)中，通过SVPWM装置获得所述PWM波脉宽。
4.一种均流控制系统，应用于多个逆变器并联的供电系统中，且所述多个逆变器的PWM波的载波同步，其特征在于，该系统包括电流采样装置、均流调节器、电机控制器及驱动生成模块，其中，所述电流采样装置的输入端连 接于逆变器与电抗器之间；所述均流调节器的输入端与所述电流采样装置的输出端连接，并根据相电流及相电流之和计算各个逆变器的脉宽调整量；所述电机控制器根据相电流之和获得PWM波脉宽；所述驱动生成模块根据各个逆变器的脉宽调整量与所述PWM波脉宽相加后的值生成对应逆变器的驱动信号；
所述均流调节器包括：
计算装置，用于将所述相电流及所述相电流之和进行有效值计算，得到相电流的有效值及相电流之和的有效值，并将所述相电流之和的有效值进行求平均值，得到相电流有效值的平均值；
调整装置，用于将所述相电流的有效值与所述相电流有效值的平均值进行相减，并进行累加后与比例系数进行相乘，得到脉宽调整量的幅值；
乘法装置，用于将所述脉宽调整量的幅值与调制相位的正弦值进行相乘，得到实际的脉宽调整量。
5.根据权利要求4中所述的均流控制系统，其特征在于，所述均流控制系统还包括用于将各个相电流相加获取相电流之和的第一计算电路。
6.根据权利要求4中所述的均流控制系统，其特征在于，所述均流控制系统还包括SVPWM装置。
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