CN112928940A - 一种主从式逆变器并联系统切换控制方法及装置 - Google Patents

一种主从式逆变器并联系统切换控制方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112928940A
CN112928940A CN202110138173.XA CN202110138173A CN112928940A CN 112928940 A CN112928940 A CN 112928940A CN 202110138173 A CN202110138173 A CN 202110138173A CN 112928940 A CN112928940 A CN 112928940A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inverter
slave
master
voltage
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110138173.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN112928940B (zh
Inventor
王成悦
汪玲
吴玉良
张海明
赵艺雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei Tongzhi Electrical Control Technology Co ltd
Original Assignee
Hefei Tongzhi Electrical Control Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Tongzhi Electrical Control Technology Co ltd filed Critical Hefei Tongzhi Electrical Control Technology Co ltd
Priority to CN202110138173.XA priority Critical patent/CN112928940B/zh
Publication of CN112928940A publication Critical patent/CN112928940A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112928940B publication Critical patent/CN112928940B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种主从式逆变器并联系统切换控制方法及装置，主从式逆变器并联系统包括多台逆变器，每台逆变器对应设置有交流输出开关以及控制板，多台逆变器输出端分别通过交流输出开关连接到同一个交流侧公共母线，每台逆变器的控制板通过发送端和接收端依次相连成环状；所述切换控制方法包括：在并联系统启动前对所有逆变器进行输出电压谐波含量检测，并控制输出电压异常的逆变器自动退出并联系统；根据输出电压正常的逆变器的编号，完成主从机设置；在主机发生故障的情况下，通过其控制板的电平信号翻转通知相邻的从机，使该从机自动切换为主机；本发明的优点在于：提供有效的逆变器输出电压自检手段，保证并联系统运行的可靠性。

Description

一种主从式逆变器并联系统切换控制方法及装置
技术领域
本发明涉及逆变器并联均流控制技术领域，更具体涉及一种主从式逆变器并联系统切换控制方法及装置。
背景技术
随着各种用电设备的不断增加，对供电系统的容量和可靠性的要求也越来越高，单台逆变器的交流电源供电系统已不能满足要求，需要采用逆变器的并联技术。在逆变器并联系统中，各台逆变器之间可能存在环流问题，影响系统稳定性，特别是当各台逆变器在输入电压、滤波器和线路阻抗以及控制器载波信号等参数存在差异时，其并联不均流和共模电压问题会更加突出。
目前，逆变器并联均流控制包括集中控制、主从控制、分散逻辑控制和下垂控制。其中集中控制通过一个集中控制单元来给各个逆变器发送输出电压相位同步信号和负载电流参考值，实现逆变器输出电流的均衡；主从控制是采用其中一台逆变器作为主机，运行于VF(电压/频率)电压模式，其余的N-1台逆变器作为从机，工作在PQ(有功/无功功率)电流模式，相当于一个电压源与N-1个电流源相并联；分散逻辑控制与下垂控制中各台逆变器的地位是一样的，没有主从之分，都运行于电压模式，通过各台逆变器输出的有功和无功功率控制输出电压基准的幅值和相位，从而实现并联系统的均流，区别在于分散逻辑控制要借助相位同步总线和功率总线，而下垂控制不需要互联线。
上述逆变器并联控制技术存在的问题是：①集中控制只有一个集中控制单元，如果该控制单元出现故障，整个逆变器并联系统将处于崩溃状态，无法实现冗余和热插拔，因此可靠性很低，这种控制方法已经很少使用。②主从控制的可靠性严重依赖于主机，一旦主机出现问题并停止工作，整个系统可能就要被迫关闭。③分散逻辑控制与下垂控制的共同缺陷是：采用功率调节方式，因此调节滞后一个基波周期，动态性能差；控制目标是参考电压的幅值和频率，也就是说，它们是以牺牲逆变器幅值和频率的精度来实现均流，这会影响输出电压的电能质量。而主从控制的逆变器并联系统中，由于从机的直接控制对象是输出电感电流，因此很容易实现主机和各从机输出的基波和谐波电流的均流，不受逆变器输出阻抗和线路阻抗差异的影响，也不会影响输出电压的幅值和频率精度。虽然主从式逆变器并联需要借助通讯互联线，但是在实际应用中，并联的逆变器需要知道彼此的状态信息，互联线将不可避免。至于上文中提到的主机故障引起的可靠性问题，如果在主机出现故障时，将其从系统中切出，将其中一台从机切换为主机，其工作模式由电流源输出转换为电压源输出，就可以解决上述问题。
《模块化户用微网逆变器关键技术研究》(孙钦斐)第一章给出了主从式单相全桥逆变器并联系统的控制框图，如图1所示，主机工作在电压模式，将电压给定Uref与输出电压Uo1瞬时反馈值进行比较，生成的误差信号经过电压环控制器Gv得到的控制量，加上输出负载电流Io1的前馈量，作为电流环给定Iref1，Iref1与电感电流IL1瞬时反馈值作差，经电流环控制器Gi调制，输出的调制信号与输出电压前馈信号Uo1叠加，可得到系统控制环节总的调制信号。主机电压环控制器Gv(s)采用比例积分PI调节器，而电流环控制器Gi(s)采用比例P调节器，这是因为电流环控制对象本身为一个惯性环节，采用单一的比例控制不会增加系统的相角滞后，保证足够的相位裕量。其余的各台从机工作在电流模式(图中只显示1台从机)，在主机启动完成，在交流侧母线上建立输出电压以后，从机通过软件锁相环(SPLL)检测交流侧母线电压的频率和相角信息，然后根据接收到的主机电流幅值信号，与锁相环检测的相角值相乘，得到电流的基准信号Iref2，Iref2与电感电流IL2瞬时反馈值作差，经电流环控制器Gi调制，输出的调制信号与交流侧母线电压前馈信号叠加，可得到系统控制环节总的调制信号。从机电流环控制器Gi(s)采用比例积分PI调节器，使得输出电感电流能够准确无误差地跟踪电流基准，实现主从机之间的均流控制。
主从式逆变器并联系统中，当逆变器并联台数增加时，系统将会采用一主多从的模式，系统在并联启动之前，需要确定由哪一台逆变器单元来扮演主机的角色，在不需要人工干预的情况下，实现逆变器主机和从机的自动分配；当逆变器主机因故障停止运行时，系统需要将其中一台逆变器从机切换为主机，并将实现其控制模式由电流模式向电压模式的无缝切换，保证逆变器并联系统输出的不间断供电。
逆变器并联主要考虑的是消除并联系统中各台逆变器之间的环流。逆变器输出交流电的特征可以用频率、幅值和相位来表述，只有当并联系统中各逆变器输出交流电这三项特征都完全相同，才能完全消除逆变器之间的环流，实现并联系统的可靠运行。在主从式逆变器并联系统中，通过软件锁相环技术(SPLL)使得系统中各台逆变器输出交流电压的相位同步，并通过现场的CAN通讯总线数据传输的方法实现各台逆变器输出有功和无功电流相等，消除有功和无功环流。不过，当并联系统的其中一台或多台逆变器存在以下异常情况时：开关管PWM驱动电压和死区异常，同桥臂的一个开关管无法正常开通，LC滤波电容失效，或者输出电压在谐振频率处振荡，该逆变器输出交流电压波形将严重失真，含有较多的低频和高频谐波，与系统中其它逆变器无法实现输出电压信号的同步，如果强制并联运行，将产生较大的低频和高频环流，严重破坏原先并联系统的均流控制和稳定输出，甚至导致功率器件的失效。现有的逆变器并联技术缺乏有效的逆变器输出电压自检手段，如果在系统启动之前，各台逆变器单元能够准确地检测和辨识自身输出电压的故障情况，并控制输出异常的逆变器单元自动退出并联系统，将会有效保护其它正常逆变器单元的安全运行，提高并联系统运行的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：现有的逆变器并联技术缺乏有效的逆变器输出电压自检手段，导致并联系统运行的可靠性难以保证。
本发明提出了一种主从式逆变器并联系统切换控制方法，通过以下技术手段实现上述技术问题的解决：主从式逆变器并联系统包括多台逆变器，每台逆变器对应设置有交流输出开关以及控制板，多台逆变器输出端分别通过交流输出开关连接到同一个交流侧公共母线，每台逆变器的控制板通过发送端和接收端依次相连成环状。
本发明所述的切换控制方法包括：在并联系统启动前对所有逆变器进行输出电压谐波含量检测，并控制输出电压异常的逆变器自动退出并联系统，有效保护其它正常逆变器单元的安全运行，提供了有效的逆变器输出电压自检手段，有效提高了系统的运行可靠性。
进一步地，所述切换控制方法还包括：根据输出电压正常的逆变器的编号，将编号最小的逆变器作为主机，其它逆变器作为从机，完成主从机设置。
进一步地，所述切换控制方法还包括：在主机发生故障的情况下，通过其控制板的电平信号翻转通知相邻的从机，使该从机自动切换为主机，并将其控制模式由电流模式切换为电压模式。
进一步地，所述在并联系统启动前安排各台逆变器进行输出电压谐波含量检测，并控制输出电压异常的逆变器自动退出并联系统，包括：
步骤1：所述主从式逆变器并联系统中，各台逆变器以电压模式启动；逆变器的控制板工作在信号接收/发送模式，所述信号接收/发送模式为发送端输出固定电平的信号，接收端接收相邻逆变器的控制板输入的电平信号；
步骤2：步骤1中以电压模式启动的各台逆变器进行输出电压谐波检测，输出电压谐波含量正常的并联逆变器继续进行主从机设置；反之，输出电压谐波含量异常的逆变器停机并退出并联系统，且其控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式，所述信号跟随模式为根据接收端接收到的相邻逆变器的控制板信号，发送端输出相同的电平信号。
更进一步地，所述输出电压谐波检测包括：
步骤201：所述主从式逆变器并联系统中，各台逆变器通过各自的微控制器采样逆变输出交流电压Uoi、逆变输出电感电流ILi，并读取逆变器的AD值，然后以电压模式启动，其中i是主从式并联系统中第i台逆变器的编号，微控制器为DSP或ARM；
步骤202：各台逆变器启动完成后，针对步骤201中采样的逆变输出交流电压Uoi，通过快速傅里叶变换算法实时检测Uoi的基波与各次谐波分量的幅值|Uohi|，其中，h是逆变器输出电压谐波分量的次数，h＝1,2,3,4,5,…,20，h＝1对应输出电压基波分量的幅值|Uo1i|，h＝2,3,4,5,…,20对应输出电压各次谐波分量的幅值；
步骤203：各台并联逆变器通过步骤202中检测的逆变输出交流电压Uoi的各次谐波分量幅值，通过公式
Figure BDA0002927800500000041
计算电压总谐波幅值，其中，Uomi为第m次谐波分量的幅值，并根据电压总谐波幅值Uthdi与基波分量的幅值|Uo1i|之间的百分比，判断逆变器输出电压的谐波状态，即当Uthdi<5％·|Uo1i|时，判定第i台逆变器输出电压谐波含量正常；反之，判定第i台逆变器输出电压谐波含量异常。
更进一步地，所述根据输出电压正常的逆变器的编号，将编号最小的逆变器作为主机，其它各台逆变器作为从机，完成主从机设置，包括：
步骤3：步骤2中输出电压正常的各台逆变器通过CAN通讯总线发送包含各自编号n的运行状态信息，并接收和识别并联系统其它逆变器的编号，然后与各自的编号比较，其中n＝0,1,…,N，N是系统中输出电压正常的逆变器总台数，编号最小的逆变器作为主从式逆变器并联系统的主机，继续进行步骤4；其它各台并联逆变器作为主从式逆变器并联系统的从机，跳转执行步骤5；
步骤4：所述主从式逆变器并联系统中作为主机的逆变器闭合自身的交流输出开关，在交流侧公共母线上建立电压，同时进行输出电流的幅值检测，并通过高速CAN通讯总线实时共享给各台逆变器从机，然后跳转执行主机故障判断；
步骤5：所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台逆变器由电压模式切换到电流模式，分别闭合各自的交流输出开关，并通过电流内环PI控制器跟踪来自主机的电流基准信号。
再进一步地，所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台逆变器由电压模式切换到电流模式，包括：
步骤501：作为从机的各台逆变器通过软件锁相环SPLL检测交流侧公共母线电压的频率和相角信息；
步骤502：作为从机的各台逆变器根据从CAN总线接收到的主机电流幅值信号，与软件锁相环检测的相角相乘，得到电流内环的基准信号；
步骤503：作为从机的各台逆变器控制系统由电压外环电流内环双环控制转为电流内环单环控制，电流内环控制器Gi由比例P调节器切换为比例积分PI调节器，并且将当前电流内环的基准信号与电感电流瞬时反馈值之间的差值赋值给比例积分PI调节器的积分输出，实现输出电感电流的跟踪和控制；
步骤504：作为从机的各台逆变器的电流内环控制器输出的调制信号与交流侧公共母线电压前馈信号叠加，得到总的调制信号，该信号与三角载波信号交截获得PWM脉冲的占空比信号，驱动从机的功率开关管。
再进一步地，所述在主机发生故障的情况下，通过其控制板的电平信号翻转及时通知相邻的从机，使该从机自动切换为主机，并将其控制模式由电流模式切换为电压模式，包括：
步骤6：所述步骤5中作为从机的各台逆变器通过控制板接收端实时检测相邻逆变器控制板的电平信号是否发生翻转，如果检测到电平翻转信号，该台逆变器从机切换为主机，其控制模式由电流模式切换到电压模式，然后继续进行步骤7；如果未检测到电平翻转信号，则跳转执行步骤8；
步骤7：主机故障判断为作为主机的逆变器实时判断自身是否发生故障，如果发生故障，逆变器主机停机并断开交流输出开关，其控制板发送端输出的电平信号进行翻转，持续两个控制周期以后，控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式，然后跳转到步骤9；
步骤8：所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台并联逆变器实时判断自身是否发生故障，如果发生故障，该台逆变器停机并断开交流输出开关，逆变器控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式；
步骤9：所述主从式逆变器并联系统中故障停机的逆变器在进行故障复位后，以电压模式启动并进行输出电压谐波检测，如果输出电压谐波含量正常，则该台并联逆变器作为从机恢复并联运行，逆变器控制板由信号跟随模式切换到信号接收/发送模式，然后返回重复执行步骤5～步骤8；如果输出电压谐波含量异常，该台并联逆变器退出并联系统，逆变器控制板继续保持信号跟随模式。
再进一步地，所述逆变器从机切换为主机，其控制模式由电流模式切换到电压模式，包括：
步骤601：主机锁存软件锁相环SPLL的当前输出，作为输出交流电压基准值的初始相位
Figure BDA0002927800500000061
通过公式
Figure BDA0002927800500000062
获取实时相位，其中，f为主机输出交流电压的基波频率；主机实时计算逆变输出交流电压在一个基波周期内的均方根值，并将当前的均方根值作为输出交流电压基准值的初始幅值Urms；
步骤602：主机控制系统由电流内环单环控制转为电压外环电流内环双环控制，将当前采样的输出负载电流赋值给电压外环PI调节器的积分输出，电流内环控制器Gi由比例积分PI调节器切换为比例P调节器；
步骤603：主机将步骤601中输出交流电压基准值的初始幅值Urms与额定值Ued进行比较，如果Urms<Ued，输出交流电压基准值的幅值在每个基波周期增加1V；如果Urms>Ued，输出交流电压基准值的幅值在每个基波周期减去1V，从而实现输出交流电压在两种控制模式之间的平滑切换和过渡；
步骤604：主机电流内环控制器输出的调制信号与输出交流电压前馈信号叠加，得到总的调制信号，该信号与三角载波信号交截获得PWM脉冲的占空比信号，驱动主机的功率开关管。
本发明还提供一种主从式逆变器并联系统切换控制装置，主从式逆变器并联系统包括多台逆变器，每台逆变器对应设置有交流输出开关以及控制板，多台逆变器输出端分别通过交流输出开关连接到同一个交流侧公共母线，每台逆变器的控制板通过发送端和接收端依次相连成环状；所述切换控制装置包括：输出电压谐波含量检测模块，用于在并联系统启动前对所有逆变器进行输出电压谐波含量检测，并控制输出电压异常的逆变器自动退出并联系统。
进一步地，所述输出电压谐波含量检测模块，还用于：
步骤1：所述主从式逆变器并联系统中，各台逆变器以电压模式启动；逆变器的控制板工作在信号接收/发送模式，所述信号接收/发送模式为发送端输出固定电平的信号，接收端接收相邻逆变器的控制板输入的电平信号；
步骤2：步骤1中以电压模式启动的各台逆变器进行输出电压谐波检测，输出电压谐波含量正常的并联逆变器继续进行主从机设置；反之，输出电压谐波含量异常的逆变器停机并退出并联系统，且其控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式，所述信号跟随模式为根据接收端接收到的相邻逆变器的控制板信号，发送端输出相同的电平信号。
更进一步地，所述输出电压谐波检测包括：
步骤201：所述主从式逆变器并联系统中，各台逆变器通过各自的微控制器采样逆变输出交流电压Uoi、逆变输出电感电流ILi，并读取逆变器的AD值，然后以电压模式启动，其中i是主从式并联系统中第i台逆变器的编号，微控制器为DSP或ARM；
步骤202：各台逆变器启动完成后，针对步骤201中采样的逆变输出交流电压Uoi，通过快速傅里叶变换算法实时检测Uoi的基波与各次谐波分量的幅值|Uohi|，其中，h是逆变器输出电压谐波分量的次数，h＝1,2,3,4,5,…,20，h＝1对应输出电压基波分量的幅值|Uo1i|，h＝2,3,4,5,…,20对应输出电压各次谐波分量的幅值；
步骤203：各台并联逆变器通过步骤202中检测的逆变输出交流电压Uoi的各次谐波分量幅值，通过公式
Figure BDA0002927800500000071
计算电压总谐波幅值，其中，Uomi为第m次谐波分量的幅值，并根据电压总谐波幅值Uthdi与基波分量的幅值|Uo1i|之间的百分比，判断逆变器输出电压的谐波状态，即当Uthdi<5％·|Uo1i|时，判定第i台逆变器输出电压谐波含量正常；反之，判定第i台逆变器输出电压谐波含量异常。
进一步地，所述切换控制装置还包括主从机设置模块，用于根据输出电压正常的逆变器的编号，将编号最小的逆变器作为主机，其它逆变器作为从机，完成主从机设置。
更进一步地，所述主从机设置模块，还用于：
步骤3：步骤2中输出电压正常的各台逆变器通过CAN通讯总线发送包含各自编号n的运行状态信息，并接收和识别并联系统其它逆变器的编号，然后与各自的编号比较，其中n＝0,1,…,N，N是系统中输出电压正常的逆变器总台数，编号最小的逆变器作为主从式逆变器并联系统的主机，继续进行步骤4；其它各台并联逆变器作为主从式逆变器并联系统的从机，跳转执行步骤5；
步骤4：所述主从式逆变器并联系统中作为主机的逆变器闭合自身的交流输出开关，在交流侧公共母线上建立电压，同时进行输出电流的幅值检测，并通过高速CAN通讯总线实时共享给各台逆变器从机，然后跳转执行主机故障判断；
步骤5：所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台逆变器由电压模式切换到电流模式，分别闭合各自的交流输出开关，并通过电流内环PI控制器跟踪来自主机的电流基准信号。
再进一步地，所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台逆变器由电压模式切换到电流模式，包括：
步骤501：作为从机的各台逆变器通过软件锁相环SPLL检测交流侧公共母线电压的频率和相角信息；
步骤502：作为从机的各台逆变器根据从CAN总线接收到的主机电流幅值信号，与软件锁相环检测的相角相乘，得到电流内环的基准信号；
步骤503：作为从机的各台逆变器控制系统由电压外环电流内环双环控制转为电流内环单环控制，电流内环控制器Gi由比例P调节器切换为比例积分PI调节器，并且将当前电流内环的基准信号与电感电流瞬时反馈值之间的差值赋值给比例积分PI调节器的积分输出，实现输出电感电流的跟踪和控制；
步骤504：作为从机的各台逆变器的电流内环控制器输出的调制信号与交流侧公共母线电压前馈信号叠加，得到总的调制信号，该信号与三角载波信号交截获得PWM脉冲的占空比信号，驱动从机的功率开关管。
进一步地，所述切换控制装置还包括主从机切换模块，用于在主机发生故障的情况下，通过其控制板的电平信号翻转通知相邻的从机，使该从机自动切换为主机，并将其控制模式由电流模式切换为电压模式。
再进一步地，所述主从机切换模块，还用于：
步骤6：所述步骤5中作为从机的各台逆变器通过控制板接收端实时检测相邻逆变器控制板的电平信号是否发生翻转，如果检测到电平翻转信号，该台逆变器从机切换为主机，其控制模式由电流模式切换到电压模式，然后继续进行步骤7；如果未检测到电平翻转信号，则跳转执行步骤8；
步骤7：主机故障判断为作为主机的逆变器实时判断自身是否发生故障，如果发生故障，逆变器主机停机并断开交流输出开关，其控制板发送端输出的电平信号进行翻转，持续两个控制周期以后，控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式，然后跳转到步骤9；
步骤8：所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台并联逆变器实时判断自身是否发生故障，如果发生故障，该台逆变器停机并断开交流输出开关，逆变器控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式；
步骤9：所述主从式逆变器并联系统中故障停机的逆变器在进行故障复位后，以电压模式启动并进行输出电压谐波检测，如果输出电压谐波含量正常，则该台并联逆变器作为从机恢复并联运行，逆变器控制板由信号跟随模式切换到信号接收/发送模式，然后返回重复执行步骤5～步骤8；如果输出电压谐波含量异常，该台并联逆变器退出并联系统，逆变器控制板继续保持信号跟随模式。
再进一步地，所述逆变器从机切换为主机，其控制模式由电流模式切换到电压模式，包括：
步骤601：主机锁存软件锁相环SPLL的当前输出，作为输出交流电压基准值的初始相位
Figure BDA0002927800500000091
通过公式
Figure BDA0002927800500000092
获取实时相位，其中，f为主机输出交流电压的基波频率；主机实时计算逆变输出交流电压在一个基波周期内的均方根值，并将当前的均方根值作为输出交流电压基准值的初始幅值Urms；
步骤602：主机控制系统由电流内环单环控制转为电压外环电流内环双环控制，将当前采样的输出负载电流赋值给电压外环PI调节器的积分输出，电流内环控制器Gi由比例积分PI调节器切换为比例P调节器；
步骤603：主机将步骤601中输出交流电压基准值的初始幅值Urms与额定值Ued进行比较，如果Urms<Ued，输出交流电压基准值的幅值在每个基波周期增加1V；如果Urms>Ued，输出交流电压基准值的幅值在每个基波周期减去1V，从而实现输出交流电压在两种控制模式之间的平滑切换和过渡；
步骤604：主机电流内环控制器输出的调制信号与输出交流电压前馈信号叠加，得到总的调制信号，该信号与三角载波信号交截获得PWM脉冲的占空比信号，驱动主机的功率开关管。
本发明的优点在于：
(1)本发明在并联系统启动前安排各台逆变器单元进行输出电压谐波含量检测，并控制输出电压异常的逆变器单元自动退出并联系统，有效保护其它正常逆变器单元的安全运行，提供了有效的逆变器输出电压自检手段，有效提高了系统的运行可靠性。
(2)本发明输出电压谐波检测正常的各台并联逆变器通过CAN通讯总线发送包含各自编号的运行状态信息，并接收和识别并联系统其它逆变器的编号，然后与各自的编号比较。编号最小的并联逆变器作为主从式并联系统的主机，其它各台并联逆变器作为主从式并联系统的从机，从而实现了不需要人工干预情况下的主从机设置。
(3)本发明在逆变器主机发生故障的情况下，通过控制板的电平信号翻转即时通知相邻的逆变器从机，使其自动切换为主机，并将其控制模式由电流模式切换为电压模式，实现主从式逆变器并联系统输出的不间断供电，有效提高了系统的运行可靠性。
(4)本发明还包含并联逆变器在电流模式和电压模式之间的切换方法，实现逆变器电压外环和电流内环调节器在两种控制模式之间的平滑切换和过渡，有效避免输出电感电流的冲击和输出交流电压的较大波动。
附图说明
图1为现有技术的主从式单相全桥逆变器并联系统的控制框图；
图2为本发明实施例所提供的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法中主从式逆变器并联系统的结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法的控制流程图；
图4为本发明实施例所提供的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法中输出电压谐波检测流程图；
图5为本发明实施例所提供的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法的从机的各台逆变器由电压模式切换到电流模式的流程图；
图6为本发明实施例所提供的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法的主机控制模式由电流模式切换到电压模式的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种主从式逆变器并联系统切换控制方法，如图2所示，为本发明提供的主从式逆变器并联系统的结构示意图，主从式逆变器并联系统包括多台逆变器，每台逆变器对应设置有交流输出开关以及控制板，多台逆变器输出端分别通过交流输出开关连接到同一个交流侧公共母线，每台逆变器的控制板通过发送端和接收端依次相连成环状；如图3所示，给出了本发明提供的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法的控制流程图，所述切换控制方法包括：
步骤1：所述主从式逆变器并联系统中，各台逆变器以电压模式启动；逆变器的控制板工作在信号接收/发送模式，所述信号接收/发送模式为发送端输出固定电平的信号，接收端接收相邻逆变器的控制板输入的电平信号；所述固定电平的信号为低电平或高电平；
步骤2：步骤1中以电压模式启动的各台逆变器进行输出电压谐波检测，输出电压谐波含量正常的并联逆变器继续进行步骤3；反之，输出电压谐波含量异常的逆变器停机并退出并联系统，且其控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式，所述信号跟随模式为根据接收端接收到的相邻逆变器的控制板信号，发送端输出相同的电平信号；
步骤3：步骤2中输出电压正常的各台逆变器通过CAN通讯总线发送包含各自编号n的运行状态信息(图2中单元1、单元2、单元3、、、、、单元n为各台逆变器对应的编号)，并接收和识别并联系统其它逆变器的编号，然后与各自的编号比较，其中n＝0,1,…,N，N是系统中输出电压正常的逆变器总台数，编号最小的逆变器作为主从式逆变器并联系统的主机，继续进行步骤4；其它各台并联逆变器作为主从式逆变器并联系统的从机，跳转执行步骤5；
步骤4：所述主从式逆变器并联系统中作为主机的逆变器闭合自身的交流输出开关，在交流侧公共母线上建立电压，同时进行输出电流的幅值检测，并通过高速CAN通讯总线实时共享给各台逆变器从机，然后跳转执行步骤7；
步骤5：所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台逆变器由电压模式切换到电流模式，分别闭合各自的交流输出开关，并通过电流内环PI控制器跟踪来自主机的电流基准信号；
步骤6：所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台逆变器通过控制板接收端实时检测相邻逆变器控制板的电平信号是否发生翻转，如果检测到电平翻转信号，该台逆变器从机切换为主机，其控制模式由电流模式切换到电压模式，然后继续进行步骤7；如果未检测到电平翻转信号，则跳转执行步骤8；
步骤7：所述主从式逆变器并联系统中作为主机的逆变器实时判断自身是否发生故障，如果发生故障，逆变器主机停机并断开交流输出开关，其控制板发送端输出的电平信号进行翻转，持续两个控制周期以后，控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式，然后跳转到步骤9；
步骤8：所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台并联逆变器实时判断自身是否发生故障，如果发生故障，该台逆变器停机并断开交流输出开关，逆变器控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式；
步骤9：所述主从式逆变器并联系统中故障停机的逆变器在进行故障复位后，以电压模式启动并进行输出电压谐波检测，如果输出电压谐波含量正常，则该台并联逆变器作为从机恢复并联运行，逆变器控制板由信号跟随模式切换到信号接收/发送模式，然后返回重复执行步骤5～步骤8；如果输出电压谐波含量异常，该台并联逆变器退出并联系统，逆变器控制板继续保持信号跟随模式。
根据上文中所述，步骤1中，主从式逆变器并联系统中的各台并联逆变器首先以电压模式启动，步骤2中，进行输出电压谐波检测，图4中给出了各台并联逆变器输出电压谐波含量检测的具体执行步骤，所述步骤2中输出电压谐波检测具体包括：
步骤201：所述主从式逆变器并联系统中，各台逆变器通过各自的微控制器采样Uoi、ILi，并读取其AD值，然后以电压模式启动，其中i是主从式并联系统中第i台逆变器的编号，其中，Uoi是图1中所示的逆变输出交流电压，ILi是图1中所示的逆变输出电感电流，微控制器为DSP或ARM；
步骤202：各台逆变器启动完成后，针对步骤201中采样的逆变输出交流电压Uoi，通过快速傅里叶变换算法实时检测Uoi的基波与各次谐波分量的幅值|Uohi|，其中，h是逆变器输出电压谐波分量的次数，h＝1,2,3,4,5,…,20，h＝1对应输出电压基波分量的幅值|Uo1i|，h＝2,3,4,5,…,20对应输出电压各次谐波分量的幅值；
步骤203：各台并联逆变器通过步骤202中检测的逆变输出交流电压Uoi的各次谐波分量幅值，通过公式
Figure BDA0002927800500000121
计算电压总谐波幅值，其中，Uomi为第m次谐波分量的幅值，并根据电压总谐波幅值Uthdi与基波分量的幅值|Uo1i|之间的百分比，判断逆变器输出电压的谐波状态，即当Uthdi<5％·|Uo1i|时，判定第i台逆变器输出电压谐波含量正常；反之，判定第i台逆变器输出电压谐波含量异常。
上述步骤3中，当主从式逆变器并联系统中的并联逆变器自检完成并确定作为并联系统从机时，执行步骤5，即各台逆变器从机要进行控制模式由电压模式向电流模式的切换，图5中提供了逆变器从机控制模式由电压模式切换为电流模式的具体执行步骤，所述步骤5中主从式逆变器并联系统中作为从机的各台逆变器由电压模式切换到电流模式，具体包括：
步骤501：作为从机的各台逆变器通过图1所示的软件锁相环SPLL检测交流侧公共母线电压的频率和相角信息；
步骤502：作为从机的各台逆变器根据从CAN总线接收到的主机电流幅值信号，与软件锁相环检测的相角相乘，得到电流内环的基准信号；
步骤503：作为从机的各台逆变器控制系统由电压外环电流内环双环控制(参看图1中逆变器主机控制框图)转为电流内环单环控制(参看图1中逆变器从机控制框图)，电流内环控制器Gi由比例P调节器切换为比例积分PI调节器，并且将当前电流内环的基准信号与电感电流瞬时反馈值之间的差值赋值给比例积分PI调节器的积分输出，实现输出电感电流的跟踪和控制；
步骤504：作为从机的各台逆变器的电流内环控制器输出的调制信号与交流侧公共母线电压前馈信号叠加，得到总的调制信号，该信号与三角载波信号交截获得PWM脉冲的占空比信号，驱动从机的功率开关管。
根据上文中所述，步骤6中，主从式逆变器并联系统中的并联逆变器主机在故障停机时，与主机相邻的并联逆变器从机在接收到来自主机控制板的电平翻转信号以后，其在系统中的角色将由从机切换为主机，其控制模式相应地要由电流模式切换到电压模式。图6中提供了逆变器主机控制模式由电流模式切换为电压模式的具体执行步骤，所述步骤6逆变器从机切换为主机，其控制模式由电流模式切换到电压模式，具体包括：
步骤601：主机锁存软件锁相环SPLL的当前输出，作为输出交流电压基准值的初始相位
Figure BDA0002927800500000131
通过公式
Figure BDA0002927800500000132
获取实时相位，其中，f为主机输出交流电压的基波频率；主机实时计算逆变输出交流电压在一个基波周期内的均方根值，并将当前的均方根值作为输出交流电压基准值的初始幅值Urms；
步骤602：主机控制系统由电流内环单环控制(参看图1中逆变器从机控制框图)转为电压外环电流内环双环控制(参看图1中逆变器主机控制框图)，将当前采样的输出负载电流赋值给电压外环PI调节器的积分输出，电流内环控制器Gi由比例积分PI调节器切换为比例P调节器；
步骤603：主机将步骤601中输出交流电压基准值的初始幅值Urms与额定值Ued进行比较，如果Urms<Ued，输出交流电压基准值的幅值在每个基波周期增加1V；如果Urms>Ued，输出交流电压基准值的幅值在每个基波周期减去1V，从而实现输出交流电压在两种控制模式之间的平滑切换和过渡；
步骤604：主机电流内环控制器输出的调制信号与输出交流电压前馈信号叠加，得到总的调制信号，该信号与三角载波信号交截获得PWM脉冲的占空比信号，驱动主机的功率开关管。
通过以上技术方案，本发明提供的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法，一方面在并联系统启动前安排各台逆变器单元进行输出电压谐波含量检测，并控制输出电压异常的逆变器单元自动退出并联系统，有效保护其它正常逆变器单元的安全运行；另一方面根据逆变器单元的编号，在不需要人工干预的情况下自动完成主从机设置，在逆变器主机发生故障的情况下，通过控制板的电平信号翻转即时通知相邻的逆变器从机，使其自动切换为主机，并将其控制模式由电流模式切换为电压模式。本发明还提供了并联逆变器在电流模式和电压模式之间的平滑切换方法，从而实现了逆变器并联系统输出的不间断供电，有效提高了系统的运行可靠性。
实施例2
与本发明实施例1相对应的，本发明实施例2还提供一种主从式逆变器并联系统切换控制装置，主从式逆变器并联系统包括多台逆变器，每台逆变器对应设置有交流输出开关以及控制板，多台逆变器输出端分别通过交流输出开关连接到同一个交流侧公共母线，每台逆变器的控制板通过发送端和接收端依次相连成环状；所述切换控制装置包括：输出电压谐波含量检测模块，用于在并联系统启动前对所有逆变器进行输出电压谐波含量检测，并控制输出电压异常的逆变器自动退出并联系统。
具体的，所述输出电压谐波含量检测模块，还用于：
步骤1：所述主从式逆变器并联系统中，各台逆变器以电压模式启动；逆变器的控制板工作在信号接收/发送模式，所述信号接收/发送模式为发送端输出固定电平的信号，接收端接收相邻逆变器的控制板输入的电平信号；
步骤2：步骤1中以电压模式启动的各台逆变器进行输出电压谐波检测，输出电压谐波含量正常的并联逆变器继续进行主从机设置；反之，输出电压谐波含量异常的逆变器停机并退出并联系统，且其控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式，所述信号跟随模式为根据接收端接收到的相邻逆变器的控制板信号，发送端输出相同的电平信号。
根据上文中所述，步骤1中，主从式逆变器并联系统中的各台并联逆变器首先以电压模式启动，步骤2中，进行输出电压谐波检测，图4中给出了各台并联逆变器输出电压谐波含量检测的具体执行步骤，所述步骤2中所述输出电压谐波检测包括：
步骤201：所述主从式逆变器并联系统中，各台逆变器通过各自的微控制器采样Uoi、ILi，并读取其AD值，然后以电压模式启动，其中i是主从式并联系统中第i台逆变器的编号，其中，Uoi是图1中所示的逆变输出交流电压，ILi是图1中所示的逆变输出电感电流，微控制器为DSP或ARM；
步骤202：各台逆变器启动完成后，针对步骤201中采样的逆变输出交流电压Uoi，通过快速傅里叶变换算法实时检测Uoi的基波与各次谐波分量的幅值|Uohi|，其中，h是逆变器输出电压谐波分量的次数，h＝1,2,3,4,5,…,20，h＝1对应输出电压基波分量的幅值|Uo1i|，h＝2,3,4,5,…,20对应输出电压各次谐波分量的幅值；
步骤203：各台并联逆变器通过步骤202中检测的逆变输出交流电压Uoi的各次谐波分量幅值，通过公式
Figure BDA0002927800500000151
计算电压总谐波幅值，其中，Uomi为第m次谐波分量的幅值，并根据电压总谐波幅值Uthdi与基波分量的幅值|Uo1i|之间的百分比，判断逆变器输出电压的谐波状态，即当Uthdi<5％·|Uo1i|时，判定第i台逆变器输出电压谐波含量正常；反之，判定第i台逆变器输出电压谐波含量异常。
具体的，所述切换控制装置还包括主从机设置模块，用于根据输出电压正常的逆变器的编号，将编号最小的逆变器作为主机，其它逆变器作为从机，完成主从机设置。
更具体的，所述主从机设置模块，还用于：
步骤3：步骤2中输出电压正常的各台逆变器通过CAN通讯总线发送包含各自编号n的运行状态信息，并接收和识别并联系统其它逆变器的编号，然后与各自的编号比较，其中n＝0,1,…,N，N是系统中输出电压正常的逆变器总台数，编号最小的逆变器作为主从式逆变器并联系统的主机，继续进行步骤4；其它各台并联逆变器作为主从式逆变器并联系统的从机，跳转执行步骤5；
步骤4：所述主从式逆变器并联系统中作为主机的逆变器闭合自身的交流输出开关，在交流侧公共母线上建立电压，同时进行输出电流的幅值检测，并通过高速CAN通讯总线实时共享给各台逆变器从机，然后跳转执行主机故障判断；
步骤5：所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台逆变器由电压模式切换到电流模式，分别闭合各自的交流输出开关，并通过电流内环PI控制器跟踪来自主机的电流基准信号。
上述步骤3中，当主从式逆变器并联系统中的并联逆变器自检完成并确定作为并联系统从机时，执行步骤5，即各台逆变器从机要进行控制模式由电压模式向电流模式的切换，图5中提供了逆变器从机控制模式由电压模式切换为电流模式的具体执行步骤，所述步骤5中主从式逆变器并联系统中作为从机的各台逆变器由电压模式切换到电流模式，具体包括：
步骤501：作为从机的各台逆变器通过图1所示的软件锁相环SPLL检测交流侧公共母线电压的频率和相角信息；
步骤502：作为从机的各台逆变器根据从CAN总线接收到的主机电流幅值信号，与软件锁相环检测的相角相乘，得到电流内环的基准信号；
步骤503：作为从机的各台逆变器控制系统由电压外环电流内环双环控制(参看图1中逆变器主机控制框图)转为电流内环单环控制(参看图1中逆变器从机控制框图)，电流内环控制器Gi由比例P调节器切换为比例积分PI调节器，并且将当前电流内环的基准信号与电感电流瞬时反馈值之间的差值赋值给比例积分PI调节器的积分输出，实现输出电感电流的跟踪和控制；
步骤504：作为从机的各台逆变器的电流内环控制器输出的调制信号与交流侧公共母线电压前馈信号叠加，得到总的调制信号，该信号与三角载波信号交截获得PWM脉冲的占空比信号，驱动从机的功率开关管。
具体的，所述切换控制装置还包括主从机切换模块，用于在主机发生故障的情况下，通过其控制板的电平信号翻转通知相邻的从机，使该从机自动切换为主机，并将其控制模式由电流模式切换为电压模式。
更具体的，所述主从机切换模块，还用于：
步骤6：所述步骤5中作为从机的各台逆变器通过控制板接收端实时检测相邻逆变器控制板的电平信号是否发生翻转，如果检测到电平翻转信号，该台逆变器从机切换为主机，其控制模式由电流模式切换到电压模式，然后继续进行步骤7；如果未检测到电平翻转信号，则跳转执行步骤8；
步骤7：主机故障判断为作为主机的逆变器实时判断自身是否发生故障，如果发生故障，逆变器主机停机并断开交流输出开关，其控制板发送端输出的电平信号进行翻转，持续两个控制周期以后，控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式，然后跳转到步骤9；
步骤8：所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台并联逆变器实时判断自身是否发生故障，如果发生故障，该台逆变器停机并断开交流输出开关，逆变器控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式；
步骤9：所述主从式逆变器并联系统中故障停机的逆变器在进行故障复位后，以电压模式启动并进行输出电压谐波检测，如果输出电压谐波含量正常，则该台并联逆变器作为从机恢复并联运行，逆变器控制板由信号跟随模式切换到信号接收/发送模式，然后返回重复执行步骤5～步骤8；如果输出电压谐波含量异常，该台并联逆变器退出并联系统，逆变器控制板继续保持信号跟随模式。
根据上文中所述，步骤6中，主从式逆变器并联系统中的并联逆变器主机在故障停机时，与主机相邻的并联逆变器从机在接收到来自主机控制板的电平翻转信号以后，其在系统中的角色将由从机切换为主机，其控制模式相应地要由电流模式切换到电压模式。图6中提供了逆变器主机控制模式由电流模式切换为电压模式的具体执行步骤，所述步骤6逆变器从机切换为主机，其控制模式由电流模式切换到电压模式，具体包括：
步骤601：主机锁存软件锁相环SPLL的当前输出，作为输出交流电压基准值的初始相位
Figure BDA0002927800500000171
通过公式
Figure BDA0002927800500000172
获取实时相位，其中，f为主机输出交流电压的基波频率；主机实时计算逆变输出交流电压在一个基波周期内的均方根值，并将当前的均方根值作为输出交流电压基准值的初始幅值Urms；
步骤602：主机控制系统由电流内环单环控制(参看图1中逆变器从机控制框图)转为电压外环电流内环双环控制(参看图1中逆变器主机控制框图)，将当前采样的输出负载电流赋值给电压外环PI调节器的积分输出，电流内环控制器Gi由比例积分PI调节器切换为比例P调节器；
步骤603：主机将步骤601中输出交流电压基准值的初始幅值Urms与额定值Ued进行比较，如果Urms<Ued，输出交流电压基准值的幅值在每个基波周期增加1V；如果Urms>Ued，输出交流电压基准值的幅值在每个基波周期减去1V，从而实现输出交流电压在两种控制模式之间的平滑切换和过渡；
步骤604：主机电流内环控制器输出的调制信号与输出交流电压前馈信号叠加，得到总的调制信号，该信号与三角载波信号交截获得PWM脉冲的占空比信号，驱动主机的功率开关管。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种主从式逆变器并联系统切换控制方法，其特征在于，主从式逆变器并联系统包括多台逆变器，每台逆变器对应设置有交流输出开关以及控制板，多台逆变器输出端分别通过交流输出开关连接到同一个交流侧公共母线，每台逆变器的控制板通过发送端和接收端依次相连成环状；所述切换控制方法包括：在并联系统启动前对所有逆变器进行输出电压谐波含量检测，并控制输出电压异常的逆变器自动退出并联系统。
2.根据权利要求1所述的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法，其特征在于，所述在并联系统启动前安排各台逆变器进行输出电压谐波含量检测，并控制输出电压异常的逆变器自动退出并联系统，包括：
步骤1：所述主从式逆变器并联系统中，各台逆变器以电压模式启动；逆变器的控制板工作在信号接收/发送模式，所述信号接收/发送模式为发送端输出固定电平的信号，接收端接收相邻逆变器的控制板输入的电平信号；
步骤2：步骤1中以电压模式启动的各台逆变器进行输出电压谐波检测，输出电压谐波含量正常的并联逆变器继续进行主从机设置；反之，输出电压谐波含量异常的逆变器停机并退出并联系统，且其控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式，所述信号跟随模式为根据接收端接收到的相邻逆变器的控制板信号，发送端输出相同的电平信号。
3.根据权利要求2所述的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法，其特征在于，所述输出电压谐波检测包括：
步骤201：所述主从式逆变器并联系统中，各台逆变器通过各自的微控制器采样逆变输出交流电压Uoi、逆变输出电感电流ILi，并读取逆变器的AD值，然后以电压模式启动，其中i是主从式并联系统中第i台逆变器的编号，，微控制器为DSP或ARM；
步骤202：各台逆变器启动完成后，针对步骤201中采样的逆变输出交流电压Uoi，通过快速傅里叶变换算法实时检测Uoi的基波与各次谐波分量的幅值|Uohi|，其中，h是逆变器输出电压谐波分量的次数，h＝1,2,3,4,5,…,20，h＝1对应输出电压基波分量的幅值|Uo1i|，h＝2,3,4,5,…,20对应输出电压各次谐波分量的幅值；
步骤203：各台并联逆变器通过步骤202中检测的逆变输出交流电压Uoi的各次谐波分量幅值，通过公式
Figure FDA0002927800490000021
计算电压总谐波幅值，其中，Uomi为第m次谐波分量的幅值，并根据电压总谐波幅值Uthdi与基波分量的幅值|Uo1i|之间的百分比，判断逆变器输出电压的谐波状态，即当Uthdi<5％·|Uo1i|时，判定第i台逆变器输出电压谐波含量正常；反之，判定第i台逆变器输出电压谐波含量异常。
4.根据权利要求2所述的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法，其特征在于，所述切换控制方法还包括：根据输出电压正常的逆变器的编号，将编号最小的逆变器作为主机，其它逆变器作为从机，完成主从机设置。
5.根据权利要求4所述的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法，其特征在于，所述根据输出电压正常的逆变器的编号，将编号最小的逆变器作为主机，其它各台逆变器作为从机，完成主从机设置，包括：
步骤3：步骤2中输出电压正常的各台逆变器通过CAN通讯总线发送包含各自编号n的运行状态信息，并接收和识别并联系统其它逆变器的编号，然后与各自的编号比较，其中n＝0,1,…,N，N是系统中输出电压正常的逆变器总台数，编号最小的逆变器作为主从式逆变器并联系统的主机，继续进行步骤4；其它各台并联逆变器作为主从式逆变器并联系统的从机，跳转执行步骤5；
步骤4：所述主从式逆变器并联系统中作为主机的逆变器闭合自身的交流输出开关，在交流侧公共母线上建立电压，同时进行输出电流的幅值检测，并通过高速CAN通讯总线实时共享给各台逆变器从机，然后跳转执行主机故障判断；
步骤5：所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台逆变器由电压模式切换到电流模式，分别闭合各自的交流输出开关，并通过电流内环PI控制器跟踪来自主机的电流基准信号。
6.根据权利要求5所述的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法，其特征在于，所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台逆变器由电压模式切换到电流模式，包括：
步骤501：作为从机的各台逆变器通过软件锁相环SPLL检测交流侧公共母线电压的频率和相角信息；
步骤502：作为从机的各台逆变器根据从CAN总线接收到的主机电流幅值信号，与软件锁相环检测的相角相乘，得到电流内环的基准信号；
步骤503：作为从机的各台逆变器控制系统由电压外环电流内环双环控制转为电流内环单环控制，电流内环控制器Gi由比例P调节器切换为比例积分PI调节器，并且将当前电流内环的基准信号与电感电流瞬时反馈值之间的差值赋值给比例积分PI调节器的积分输出，实现输出电感电流的跟踪和控制；
步骤504：作为从机的各台逆变器的电流内环控制器输出的调制信号与交流侧公共母线电压前馈信号叠加，得到总的调制信号，该信号与三角载波信号交截获得PWM脉冲的占空比信号，驱动从机的功率开关管。
7.根据权利要求5所述的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法，其特征在于，所述切换控制方法还包括：在主机发生故障的情况下，通过其控制板的电平信号翻转通知相邻的从机，使该从机自动切换为主机，并将其控制模式由电流模式切换为电压模式。
8.根据权利要求7所述的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法，其特征在于，所述在主机发生故障的情况下，通过其控制板的电平信号翻转及时通知相邻的从机，使该从机自动切换为主机，并将其控制模式由电流模式切换为电压模式，包括：
步骤6：所述步骤5中作为从机的各台逆变器通过控制板接收端实时检测相邻逆变器控制板的电平信号是否发生翻转，如果检测到电平翻转信号，该台逆变器从机切换为主机，其控制模式由电流模式切换到电压模式，然后继续进行步骤7；如果未检测到电平翻转信号，则跳转执行步骤8；
步骤7：主机故障判断为作为主机的逆变器实时判断自身是否发生故障，如果发生故障，逆变器主机停机并断开交流输出开关，其控制板发送端输出的电平信号进行翻转，持续两个控制周期以后，控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式，然后跳转到步骤9；
步骤8：所述主从式逆变器并联系统中作为从机的各台并联逆变器实时判断自身是否发生故障，如果发生故障，该台逆变器停机并断开交流输出开关，逆变器控制板由信号接收/发送模式切换到信号跟随模式；
步骤9：所述主从式逆变器并联系统中故障停机的逆变器在进行故障复位后，以电压模式启动并进行输出电压谐波检测，如果输出电压谐波含量正常，则该台并联逆变器作为从机恢复并联运行，逆变器控制板由信号跟随模式切换到信号接收/发送模式，然后返回重复执行步骤5～步骤8；如果输出电压谐波含量异常，该台并联逆变器退出并联系统，逆变器控制板继续保持信号跟随模式。
9.根据权利要求8所述的一种主从式逆变器并联系统切换控制方法，其特征在于，所述逆变器从机切换为主机，其控制模式由电流模式切换到电压模式，包括：
步骤601：主机锁存软件锁相环SPLL的当前输出，作为输出交流电压基准值的初始相位
Figure FDA0002927800490000051
通过公式
Figure FDA0002927800490000052
获取实时相位，其中，f为主机输出交流电压的基波频率；主机实时计算逆变输出交流电压在一个基波周期内的均方根值，并将当前的均方根值作为输出交流电压基准值的初始幅值Urms；
步骤602：主机控制系统由电流内环单环控制转为电压外环电流内环双环控制，将当前采样的输出负载电流赋值给电压外环PI调节器的积分输出，电流内环控制器Gi由比例积分PI调节器切换为比例P调节器；
步骤603：主机将步骤601中输出交流电压基准值的初始幅值Urms与额定值Ued进行比较，如果Urms<Ued，输出交流电压基准值的幅值在每个基波周期增加1V；如果Urms>Ued，输出交流电压基准值的幅值在每个基波周期减去1V，从而实现输出交流电压在两种控制模式之间的平滑切换和过渡；
步骤604：主机电流内环控制器输出的调制信号与输出交流电压前馈信号叠加，得到总的调制信号，该信号与三角载波信号交截获得PWM脉冲的占空比信号，驱动主机的功率开关管。
10.一种主从式逆变器并联系统切换控制装置，其特征在于，主从式逆变器并联系统包括多台逆变器，每台逆变器对应设置有交流输出开关以及控制板，多台逆变器输出端分别通过交流输出开关连接到同一个交流侧公共母线，每台逆变器的控制板通过发送端和接收端依次相连成环状；所述切换控制装置包括：输出电压谐波含量检测模块，用于在并联系统启动前对所有逆变器进行输出电压谐波含量检测，并控制输出电压异常的逆变器自动退出并联系统。
CN202110138173.XA 2021-02-01 2021-02-01 一种主从式逆变器并联系统切换控制方法及装置 Active CN112928940B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110138173.XA CN112928940B (zh) 2021-02-01 2021-02-01 一种主从式逆变器并联系统切换控制方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110138173.XA CN112928940B (zh) 2021-02-01 2021-02-01 一种主从式逆变器并联系统切换控制方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112928940A true CN112928940A (zh) 2021-06-08
CN112928940B CN112928940B (zh) 2022-02-11

Family

ID=76169269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110138173.XA Active CN112928940B (zh) 2021-02-01 2021-02-01 一种主从式逆变器并联系统切换控制方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112928940B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113555903A (zh) * 2021-07-30 2021-10-26 阳光电源股份有限公司 一种微网和微网控制方法
CN113659622A (zh) * 2021-08-17 2021-11-16 清华大学 一种实现两台并联运行逆变器主从机无缝切换控制方法
CN114336991A (zh) * 2022-01-07 2022-04-12 重庆前卫无线电能传输研究院有限公司 多逆变器并联型无线能量传输系统同步控制方法及系统
CN114826540A (zh) * 2022-04-07 2022-07-29 福建星云电子股份有限公司 一种整流逆变器载波同步方法及系统
WO2023077741A1 (zh) * 2021-11-05 2023-05-11 阳光电源股份有限公司 一种光伏系统及控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004140909A (ja) * 2002-10-16 2004-05-13 Fuji Electric Systems Co Ltd 並列接続自励式交流電源装置の制御方式
CN108599607A (zh) * 2018-04-24 2018-09-28 西安理工大学 一种t型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法
CN112165244A (zh) * 2020-10-26 2021-01-01 合肥同智机电控制技术有限公司 一种主从式并联逆变器输出均流控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004140909A (ja) * 2002-10-16 2004-05-13 Fuji Electric Systems Co Ltd 並列接続自励式交流電源装置の制御方式
CN108599607A (zh) * 2018-04-24 2018-09-28 西安理工大学 一种t型三电平逆变器并联的主从冗余控制方法
CN112165244A (zh) * 2020-10-26 2021-01-01 合肥同智机电控制技术有限公司 一种主从式并联逆变器输出均流控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张武等: "多台微电网逆变器并联的改进软件锁相技术", 《电测与仪表》 *
李杰等: "UPS逆变电源的并联控制技术综述", 《通信电源技术》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113555903A (zh) * 2021-07-30 2021-10-26 阳光电源股份有限公司 一种微网和微网控制方法
CN113555903B (zh) * 2021-07-30 2024-04-12 阳光电源股份有限公司 一种微网和微网控制方法
CN113659622A (zh) * 2021-08-17 2021-11-16 清华大学 一种实现两台并联运行逆变器主从机无缝切换控制方法
WO2023077741A1 (zh) * 2021-11-05 2023-05-11 阳光电源股份有限公司 一种光伏系统及控制方法
CN114336991A (zh) * 2022-01-07 2022-04-12 重庆前卫无线电能传输研究院有限公司 多逆变器并联型无线能量传输系统同步控制方法及系统
CN114336991B (zh) * 2022-01-07 2023-06-30 重庆前卫无线电能传输研究院有限公司 多逆变器并联型无线能量传输系统同步控制方法及系统
CN114826540A (zh) * 2022-04-07 2022-07-29 福建星云电子股份有限公司 一种整流逆变器载波同步方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN112928940B (zh) 2022-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112928940B (zh) 一种主从式逆变器并联系统切换控制方法及装置
US10476261B2 (en) Method and system for fault positioning and recovery of voltage source converter
CN112165244B (zh) 一种主从式并联逆变器输出均流控制方法
US10418851B2 (en) Uninterruptible power supply device
US11644506B2 (en) Power switch fault detection method and power switch fault detection circuit
US8300436B2 (en) Device for protection of power factor correction in three phase power supply and control method thereof
CN116865346B (zh) 储能逆变器并离网切换方法、系统、电子设备和存储介质
Sadeque et al. Multiple grid-forming inverters in black-start: The challenges
CN107919809B (zh) 一种储能变流器系统及其控制方法
US20240305096A1 (en) Microgrid System, Power Converter, and Control Method for Power Converter
CN103401266A (zh) 一种实现逆变器并网/离网无缝切换的装置及方法
TWI634731B (zh) 電源裝置及使用該電源裝置之電源系統
KR101413537B1 (ko) 풍력 발전 출력 보상 방법 및 시스템
CN117424288A (zh) 一种交直流混合微电网并离网平滑切换控制方法及系统
CN116526482A (zh) 一种多低压柔性互联装置并网自适应协调控制方法和装置
CN116667519A (zh) 一种动态电压恢复器不同工作模式切换的控制方法及系统
CN111245029A (zh) 一种微电源故障控制与微电网保护的协同处理方法
CN203387197U (zh) 一种实现逆变器并网/离网无缝切换的装置
CN115882442A (zh) 一种电源并联系统及其直流母线电压控制方法
CN115166392A (zh) 一种基于光伏并网逆变器的电子防孤岛测试装置
CN114567197A (zh) 抑制空载并联环流的逆变器并联控制方法、系统及设备
Wang et al. A dual-mode grid-connected control strategy for a bidirectional power converter
WO2020230273A1 (ja) 電力変換装置の欠相検出装置
JP7402775B2 (ja) 電力変換装置
Shang A control method for uninterruptible power supply in weak current systems based on virtual impedance

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant