RU2375809C1 - Method for control of connected in parallel inverters - Google Patents

Method for control of connected in parallel inverters Download PDF

Info

Publication number
RU2375809C1
RU2375809C1 RU2008140818/09A RU2008140818A RU2375809C1 RU 2375809 C1 RU2375809 C1 RU 2375809C1 RU 2008140818/09 A RU2008140818/09 A RU 2008140818/09A RU 2008140818 A RU2008140818 A RU 2008140818A RU 2375809 C1 RU2375809 C1 RU 2375809C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inverters
inverter
current
pulse
output
Prior art date
Application number
RU2008140818/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Евгеньевич Гейтенко (RU)
Александр Евгеньевич Гейтенко
Евгений Николаевич Гейтенко (RU)
Евгений Николаевич Гейтенко
Вячеслав Александрович Неганов (RU)
Вячеслав Александрович Неганов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики"
Priority to RU2008140818/09A priority Critical patent/RU2375809C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2375809C1 publication Critical patent/RU2375809C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention refers to converter technique and can be used in devices and systems of alternating current uninterrupted power supply systems and in automatic devices and instrumentation. Method for connected in parallel inverter control consists in the following: output currents of the first channel and the second pulse channel of electric energy conversion connected in parallel are added on common load; control signal is fed to the input of the first channel; output current of the first channel is measured and used to control the second pulse channel with the help of which pulses of positive or negative polarity filtered using reactor coil are switched into load. The novelty of suggested control method consists in using voltage inverter with pulse-width modulation which output voltage is filtered using for example L-shaped filter as the first converter. The carrier frequency of pulse-width conversion of the second inverter electric energy is selected less than for the first inverter; output current of the second inverter is measured and part of negative feedback signal, proportional to this current, is subtracted from control signal thus presetting transfer ratio for current of the second inverter. In parallel to the first and the second inverter, the third, the fourth inverter and so on, output voltages of which are filtered using corresponding reactor coils. To control the third, the fourth and so forth inverters the signal of first inverter output current is also used. Carrier frequencies of the third, the fourth and so forth inverters are selected less than for the first inverter. Inverter current transfer ratios are set using corresponding depth of negative current feedback. Carrier frequencies of pulse-width modulation for the second, the third, the fourth and so forth inverters referred to as driven are generated identical, and pulse phases are set with offset sufficient for excluding simultaneous operation of their switches. When load currents are less than sensitivity threshold of driven inverters, their pulses are blocked, and when load current increases the invertors are activated again.
EFFECT: increase in efficiency factor, reliability of connected in parallel inverters in uninterrupted power supply systems with alternating current output.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике преобразования электрической энергии и может быть использовано в устройствах и системах бесперебойного питания переменного тока, а также в устройствах автоматики и измерительной техники.The invention relates to techniques for converting electrical energy and can be used in devices and systems for uninterruptible power supply of alternating current, as well as in automation devices and measuring equipment.

Известны преобразователи напряжения с последовательно включенными импульсным и линейным каналами [1]. Для преобразования напряжения с помощью импульсного канала и формирования синусоидальной формы используется широтно-импульсная модуляция. На выходе импульсного канала напряжение частично фильтруют. Выходное напряжение импульсного канала суммируют с положительным и отрицательным напряжениями небольшой величины и полученные напряжения используют для питания линейного канала. С помощью линейного канала осуществляют дополнительную фильтрацию напряжения. Поскольку ток линейного канала равен току нагрузки, его мощность и потери оказываются сравнительно большими.Known voltage converters with series-connected pulse and linear channels [1]. Pulse-width modulation is used to convert voltage using a pulse channel and form a sinusoidal shape. At the output of the pulse channel, the voltage is partially filtered. The output voltage of the pulse channel is summed with positive and negative voltages of small magnitude and the resulting voltages are used to power the linear channel. Using a linear channel carry out additional voltage filtering. Since the current of the linear channel is equal to the load current, its power and losses are relatively large.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ управления преобразователем электрической энергии с параллельно включенными линейным и импульсным каналами [2], выходные токи которых суммируют. С помощью линейного канала, охваченного отрицательной обратной связью по напряжению, формируют выходное напряжение заданной величины и формы (в данном случае синусоидальной). При этом выходной ток линейного канала измеряют и используют для управления импульсным каналом. С помощью импульсного канала посредством широтно-импульсной модуляции производят коммутацию энергии в нагрузку в соответствии с сигналом выходного тока линейного канала и одновременно его ограничение. Выходное напряжение импульсного канала фильтруется с помощью дросселя и по форме повторяет напряжение линейного канала, а ток суммируется на нагрузке с током линейного канала. Линейный канал используют для обеспечения высоких динамических свойств и фильтрации выходного напряжения импульсного сигнала.Closest to the technical nature of the proposed method is a method of controlling an electric energy converter with parallel connected linear and pulse channels [2], the output currents of which are added up. Using a linear channel covered by negative voltage feedback, an output voltage of a given magnitude and shape (in this case, sinusoidal) is formed. The output current of the linear channel is measured and used to control the pulse channel. Using a pulse channel by means of pulse-width modulation, the energy is switched to the load in accordance with the output signal of the linear channel and at the same time its limitation. The output voltage of the pulse channel is filtered using a choke and in shape repeats the voltage of the linear channel, and the current is added to the load with the current of the linear channel. The linear channel is used to provide high dynamic properties and filter the output voltage of the pulse signal.

Коэффициент полезного действия линейного канала невысок, его мощность сравнительно мала и при отказе мощного импульсного канала происходит отказ всего устройства.The efficiency of the linear channel is low, its power is relatively small, and when a powerful pulse channel fails, the entire device fails.

Решение задачи снижения потерь в устройстве преобразования электрической энергии и повышения его надежности состоит в том, что несколько инверторов соединяют параллельно, а управление инверторами осуществляют путем контроля сигналов выходных токов инверторов. Такое управление позволяет задавать количество инверторов и изменять его в соответствии с конкретными потребностями и с избытком.The solution to the problem of reducing losses in the device for converting electric energy and increasing its reliability is that several inverters are connected in parallel, and the inverters are controlled by monitoring the signals of the output currents of the inverters. This control allows you to set the number of inverters and change it in accordance with specific needs and in excess.

Техническим результатом заявляемого решения является повышение коэффициента полезного действия, надежности системы бесперебойного питания с выходом на переменном токе и ее масштабируемости, то есть, например, увеличение выходной мощности системы путем параллельного подключения дополнительного источника бесперебойного питания.The technical result of the proposed solution is to increase the efficiency, reliability of the uninterruptible power supply system with AC output and its scalability, that is, for example, increasing the output power of the system by connecting an additional uninterruptible power supply in parallel.

Сущность предлагаемого способа управления состоит в том, что в качестве первого преобразователя используют инвертор напряжения с широтно-импульсной модуляцией, выходное напряжение которого фильтруют с помощью фильтра, например Г-образного. Несущую частоту широтно-импульсного преобразования электрической энергии второго инвертора, выбирают меньше, чем у первого, измеряют выходной ток второго инвертора и часть сигнала отрицательной обратной связи, пропорционального этому току, вычитают из сигнала управления, задавая таким образом коэффициент передачи тока второго инвертора.The essence of the proposed control method consists in the fact that the voltage inverter with pulse-width modulation is used as the first converter, the output voltage of which is filtered using a filter, for example, L-shaped. The carrier frequency of the pulse-width conversion of the electric energy of the second inverter is chosen less than that of the first, the output current of the second inverter is measured, and a part of the negative feedback signal proportional to this current is subtracted from the control signal, thereby setting the current transfer coefficient of the second inverter.

Параллельно первому и второму инвертору дополнительно подключают третий, четвертый и так далее инверторы, выходные напряжения которых фильтруют с помощью соответствующих дросселей. Для управления третьим, четвертым и так далее инверторами также используют сигнал выходного тока первого инвертора, несущие частоты третьего, четвертого и так далее инверторов выбирают меньшими, чем у первого, а коэффициенты передачи инверторов по току задают посредством соответствующей глубины отрицательной обратной связи по току.In parallel with the first and second inverters, a third, fourth and so on inverters are additionally connected, the output voltages of which are filtered using the corresponding inductors. To control the third, fourth and so on inverters, the output current signal of the first inverter is also used, the carrier frequencies of the third, fourth and so on inverters are chosen lower than the first, and the current transfer coefficients of the inverters are set by the corresponding depth of the negative current feedback.

Несущие частоты широтно-импульсной модуляции для второго, третьего, четвертого и так далее инверторов задают одинаковыми, а фазы импульсов, формируемых с помощью широтно-импульсных модуляторов первого, второго и так далее инверторов задают со смещением, достаточным для исключения одновременного срабатывания их ключей.The carrier frequencies of pulse-width modulation for the second, third, fourth, and so on inverters are set the same, and the phases of the pulses generated by the pulse-width modulators of the first, second, and so on inverters are set with an offset sufficient to exclude the simultaneous operation of their keys.

На фиг.1 изображена функциональная блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 и 3 - диаграммы напряжений и токов, поясняющие заявляемый способ управления параллельно соединенными инверторами.Figure 1 shows a functional block diagram of a device for implementing the proposed method; figure 2 and 3 are diagrams of voltages and currents, explaining the inventive method of controlling parallel connected inverters.

Устройство для осуществления предлагаемого способа управления параллельно соединенными инверторами (фиг.1) содержит первый инвертор 1, называемый ведущим, который состоит из двух ключевых элементов на основе транзисторов 2, 3 и диодов рекуперации энергии 4 и 5, Г-образного фильтра, включающего дроссель 6 и конденсатор 7, а также датчик тока 8 и делитель выходного напряжения на резисторах 9 и 10. Управление инвертором производится с помощью цифрового контроллера 11, реализующего функции вычитания (сумматор 12), управления ключами с помощью драйвера 13, широтно-импульсной модуляции и другие. Цепи отрицательной обратной связи инвертора содержат устройства 14 и 15 гальванической развязки входных и выходных цепей инвертора.A device for implementing the proposed method for controlling parallel-connected inverters (Fig. 1) contains a first inverter 1, called a leading one, which consists of two key elements based on transistors 2, 3 and energy recovery diodes 4 and 5, an L-shaped filter, including a choke 6 and a capacitor 7, as well as a current sensor 8 and an output voltage divider on resistors 9 and 10. The inverter is controlled using a digital controller 11 that implements the subtraction function (adder 12), key management using the driver and 13, pulse width modulation and others. The inverter negative feedback circuits comprise devices 14 and 15 for galvanic isolation of the inverter input and output circuits.

Структурная схема второго инвертора 16, называемого ведомым, третьего (17) и других ведомых инверторов (18) аналогична схеме ведущего инвертора 1. Отличие заключается в отсутствии конденсаторов фильтра и в том, что на входы сумматора (19, 20) каждого инвертора подаются сигнал выходного тока ведущего инвертора и сигнал выходного тока соответствующего инвертора с датчика тока (21 и 22).The structural diagram of the second inverter 16, called the slave, the third (17) and other slave inverters (18) is similar to the master inverter 1. The difference is in the absence of filter capacitors and the output signal of the adder (19, 20) of each inverter is output current of the leading inverter and the output current signal of the corresponding inverter from the current sensor (21 and 22).

На фиг.2 на диаграмме 2.1 приведены кривая 23 задающего сигнала напряжения, а также ломаная 24 сигнала управления ключевыми элементами второго инвертора. На диаграмме 2.2 условно показана кривая 25 суммарного выходного тока инверторов, кривая 26 тока дросселя второго инвертора и ломаная 27 напряжения на выходе ключевых элементов второго инверторов. На диаграмме 2.3 изображена ломаная 28 выходного тока первого ведущего инвертора и ее низкочастотная составляющая 29.Figure 2 on the chart 2.1 shows a curve 23 of the voltage reference signal, as well as a broken 24 control signal key elements of the second inverter. Diagram 2.2 conditionally shows a curve 25 of the total output current of the inverters, a curve 26 of the inductor current of the second inverter and a broken voltage 27 at the output of the key elements of the second inverters. Diagram 2.3 shows a broken line 28 of the output current of the first leading inverter and its low-frequency component 29.

На фиг.3 показаны диаграммы с большим, чем на диаграммах фиг.2 масштабом изображений по временной оси. На диаграмме 3.1 приведена ломаная 30 сигнала управления первого ведущего инвертора и ломаная 31 напряжения на выходе его ключей, а на диаграмме 3.2 изображена ломаная 32 тока дросселя первого инвертора и условно показана ломаная 33 усредненного тока первого инвертора (соответствующая фрагменту ломаной 28 на фиг.2).Figure 3 shows diagrams with a larger scale than the diagrams of figure 2 of the images along the time axis. Diagram 3.1 shows a broken line 30 of the control signal of the first leading inverter and a broken line 31 of the voltage at the output of its keys, and figure 3.2 shows a broken line 32 of the inductor current of the first inverter and a broken line 33 of the average current of the first inverter (corresponding to a fragment of broken line 28 in figure 2). .

Способ управления параллельно соединенными инверторами осуществляется следующим образом.The control method of parallel connected inverters is as follows.

Задающий сигнал, подобный кривой 23 на фиг.2, в цифровой или аналоговой форме подают на вход инвертора 1 (фиг.1). Если выбрать коэффициент передачи первого инвертора по напряжению равным 1, то выходное напряжение инвертора по величине будет равным задающему сигналу. Этот сигнал определяет выходное напряжение каждого из инверторов 1, 16, 17 и 18, которые являются составляющими частями модулей или источников бесперебойного питания переменного тока, образующих систему бесперебойного питания. Задающий сигнал синусоидальной формы поступает на вход сумматора 12 цифрового контроллера 11 первого инвертора. На другой вход сумматора подают сигнал отрицательной обратной связи с делителя выходного напряжения на резисторах 9, 10 и устройства гальванической развязки 14. Сигнал отрицательной обратной связи может быть предварительно обработан, например отфильтрован с целью коррекции амплитудно-частотной характеристики.A reference signal, similar to curve 23 in FIG. 2, is supplied in digital or analog form to the input of inverter 1 (FIG. 1). If you select the gain of the first inverter by voltage equal to 1, then the output voltage of the inverter will be equal in magnitude to the reference signal. This signal determines the output voltage of each of the inverters 1, 16, 17 and 18, which are components of modules or uninterruptible power supplies of alternating current, forming an uninterruptible power system. The sinusoidal drive signal is input to the adder 12 of the digital controller 11 of the first inverter. A negative feedback signal from the output voltage divider on resistors 9, 10 and galvanic isolation device 14 is fed to the other input of the adder 14. The negative feedback signal can be pre-processed, for example, filtered to correct the amplitude-frequency characteristic.

Разностный сигнал преобразуется в импульсный сигнал, подобный ломаной 24 (фиг.2) с изменяемой шириной импульсов (и пауз) посредством широтно-импульсного модулятора в составе цифрового контроллера 11 (фиг.1). С помощью драйвера 13 импульсный сигнал усиливается и подается на ключевые элементы. Импульсы напряжения положительной полярности коммутируются в нагрузку с помощью транзистора 2, при этом рекуперация энергии накопленной в дросселе (или нагрузке активно-индуктивного характера) осуществляется через возвратный диод 5. Аналогично импульсы отрицательной полярности коммутируются в нагрузку с помощью транзистора 3, а рекуперация энергии производится через возвратный диод 4.The difference signal is converted into a pulse signal, similar to polyline 24 (figure 2) with a variable pulse width (and pauses) by means of a pulse-width modulator as part of a digital controller 11 (figure 1). Using the driver 13, the pulse signal is amplified and supplied to key elements. Voltage pulses of positive polarity are switched to the load using transistor 2, while the energy stored in the inductor (or active-inductive load) is recovered through the return diode 5. Similarly, pulses of negative polarity are switched to the load using transistor 3, and energy recovery is performed through return diode 4.

Несущая фиксированная частота модуляции, соответствующая ломаной 24 на фиг.2 равна 1500 Гц и выбрана, в данном случае, для наглядности описания предлагаемого способа управления. В реальном устройстве первого инвертора несущая частота задается значительно большей (например 100 кГц и выше), а амплитуда пульсаций выбирается столь малой, что кривая выходного напряжения условно соответствует сплошной гладкой линии, подобной кривой 23.The carrier fixed modulation frequency corresponding to polyline 24 in figure 2 is 1500 Hz and is selected, in this case, for clarity, the description of the proposed control method. In the real device of the first inverter, the carrier frequency is set much higher (for example, 100 kHz and higher), and the ripple amplitude is chosen so small that the output voltage curve conditionally corresponds to a solid smooth line similar to curve 23.

Поскольку на фиг.2 показаны процессы для активно-индуктивной нагрузки с номинальными (большими) токами инверторов, то ломаная 27 выходного напряжения в общей точке ключей 2 и 3 (фиг.1) отображает переключение от положительного напряжения питания, например +450 В, к отрицательному -450 В и наоборот. При малых токах возможен режим (прерывистых токов), когда при запирании ключей их выходное напряжение (ломаная 27 на фиг.2) в течение части интервала паузы равно нулю.Since figure 2 shows the processes for active-inductive load with rated (large) currents of inverters, the polygonal line 27 of the output voltage at the common point of keys 2 and 3 (figure 1) displays the switch from a positive supply voltage, for example + 450 V, to negative -450 V and vice versa. At low currents, a mode (intermittent currents) is possible when, when the keys are locked, their output voltage (broken line 27 in FIG. 2) is equal to zero for part of the pause interval.

Выходной ток первого инвертора измеряется с помощью датчика 8 (фиг.1), подается на вход второго (инвертор 16), третьего (инвертор 17) и так далее инверторов и ограничивается с их помощью (см. ломаную 28 на фиг.2) путем соответствующей коммутации энергии. Входной сигнал управления ведомых инверторов, равный разности сигнала выходного тока первого инвертора и сигналов отрицательной обратной связи по току, подается с выхода сумматора (19, 20) на вход соответствующего широтно-импульсного модулятора. При увеличении выходного тока первого инвертора до значения, когда разностный сигнал на сумматорах больше нуля с помощью каждого из ведомых инверторов в нагрузку коммутируется импульс положительной полярности. При уменьшении указанного разностного сигнала до отрицательной величины в нагрузку коммутируется отрицательный импульс. Таким образом, выходной ток первого высокочастотного инвертора (ломаная 28 и ее усредненное значение 29) значительно меньше, чем выходной ток любого из ведомых низкочастотных инверторов, и может составлять менее (5-10)% от значения суммарного выходного тока.The output current of the first inverter is measured using a sensor 8 (Fig. 1), supplied to the input of the second (inverter 16), third (inverter 17) and so on inverters and is limited with their help (see broken line 28 in Fig. 2) by the corresponding switching energy. The input control signal of the slave inverters, equal to the difference between the output current signal of the first inverter and the negative current feedback signals, is fed from the output of the adder (19, 20) to the input of the corresponding pulse-width modulator. When the output current of the first inverter increases to a value when the difference signal on the adders is greater than zero, a pulse of positive polarity is switched into the load using each of the slave inverters. When decreasing the specified differential signal to a negative value, a negative pulse is switched into the load. Thus, the output current of the first high-frequency inverter (polyline 28 and its average value 29) is significantly less than the output current of any of the slave low-frequency inverters, and can be less than (5-10)% of the total output current.

С помощью ломаной 26 показан выходной ток, например, второго инвертора или суммарный ток нескольких инверторов (при условии равенства и синхронности их частот модуляции), а с помощью ломаной 27 напряжение, коммутируемое их ключами. С помощью кривой 25 отображается общий выходной ток, равный сумме тока первого инвертора (ломаная 28) и токов (ломаная 26) остальных инверторов. Величина выходного тока (действующее значение) каждого из ведомых низкочастотных инверторов задается с помощью коэффициента передачи по току и устанавливается автоматически следующим образом:Using broken line 26, the output current, for example, of the second inverter or the total current of several inverters is shown (provided that their modulation frequencies are equal and synchronous), and with broken line 27, the voltage switched by their keys. Curve 25 displays the total output current equal to the sum of the current of the first inverter (polyline 28) and the currents (polyline 26) of the remaining inverters. The value of the output current (effective value) of each of the slave low-frequency inverters is set using the current transfer coefficient and is set automatically as follows:

In≈I1·kn, A,In≈I 1 · k n, A,

где I1 - выходной ток первого инвертора, А; In - выходной ток n-го инвертора, А; kn - коэффициент передачи по току n-го инвертора; n=2, 3,…, N; N - число параллельно соединенных инверторов.where I 1 is the output current of the first inverter, A; I n - output current of the n-th inverter, A; k n - current transfer coefficient of the n-th inverter; n = 2, 3, ..., N; N is the number of inverters connected in parallel.

Значение выходного тока первого инвертора устанавливается автоматически и при номинальном значении выходного тока равно:The value of the output current of the first inverter is set automatically and at the nominal value of the output current is:

Figure 00000001
Figure 00000001

где IВых - общий выходной ток параллельно соединенных инверторов, A; UВых=220 В - выходное напряжение инверторов; zН - сопротивление нагрузки.where I Out - the total output current of parallel connected inverters, A; U Output = 220 V - output voltage of inverters; z N - load resistance.

Первый, ведущий инвертор выполняет в устройстве функции активного фильтра. Для обеспечения высоких динамических и фильтрующих свойств всего устройства несущая частота модуляции первого инвертора должна быть значительно выше несущей частоты ведомых инверторов. На фиг.3 показана ломаная 30 выходного напряжения широтно-импульсного модулятора первого инвертора и ломаная 31 выходного напряжения его ключей с несущей, превышающей несущую частоту модуляции второго инвертора в 10 раз. С помощью ломаной 32 изображен выходной ток первого инвертора, а посредством ломаной 33 - усредненное значение этого тока, соответствующее фрагменту ломаной 28, показанной на фиг.2.The first, leading inverter performs the functions of an active filter in the device. To ensure high dynamic and filtering properties of the entire device, the carrier frequency of the modulation of the first inverter must be significantly higher than the carrier frequency of the slave inverters. Figure 3 shows the broken line 30 of the output voltage of the pulse-width modulator of the first inverter and the broken line 31 of the output voltage of its keys with a carrier that is 10 times higher than the carrier frequency of the second inverter modulation. Using the broken line 32 shows the output current of the first inverter, and through the broken line 33 - the average value of this current corresponding to the fragment of the broken line 28 shown in figure 2.

На диаграммах фиг.2 и 3 приведены кривые процессов для широтно-импульсной модуляция с фиксированной несущей частотой и двухполярными импульсами с возвратом к нулю. В источниках бесперебойного питания двухполярное напряжение, например, величиной +450 В и -450 В может быть получено на выходах корректора коэффициента мощности, либо с помощью преобразователя (конвертора) напряжения аккумуляторной батареи. Предлагаемый способ управления параллельно соединенными инверторами позволяет в общем случае использовать и другие виды широтно-импульсной модуляции, например широтно-импульсную модуляцию с выходным напряжением без возврата к нулю, которой свойственна простота, но и большие потери при малых токах нагрузки.The diagrams of figures 2 and 3 show the process curves for pulse-width modulation with a fixed carrier frequency and bipolar pulses with a return to zero. In uninterruptible power supplies, bipolar voltage, for example, +450 V and -450 V can be obtained at the outputs of the power factor corrector, or using a battery voltage converter (converter). The proposed method for controlling parallel-connected inverters allows in the general case to use other types of pulse-width modulation, for example, pulse-width modulation with an output voltage without returning to zero, which is characterized by simplicity, but also large losses at low load currents.

Графическое изображение процессов на фиг.2 и 3 соответствуют одинаковой частоте и фазе переключения ведомых инверторов. Одновременная коммутация мощных высокоскоростных ключей приводит к появлению значительных импульсных помех широкого частотного спектра. Если произвести сдвиг фазы импульсов переключения различных инверторов, равный по величине длительности запирания ключа, то общая картина процессов практически не изменится, а уровень помех значительно уменьшится.A graphical representation of the processes in FIGS. 2 and 3 correspond to the same frequency and switching phase of the slave inverters. The simultaneous switching of powerful high-speed keys leads to the appearance of significant pulsed interference of a wide frequency spectrum. If you make a phase shift of the switching pulses of different inverters, equal in value to the duration of the key lock, then the overall picture of the processes will not change much, and the noise level will significantly decrease.

При малом токе нагрузки и большом числе параллельно включенных инверторов посредством мощных инверторов (второго, третьего и так далее) коммутируется лишь мощность импульсных помех, которая фильтруется с помощью первого инвертора. Таким образом, с помощью первого маломощного и высокочастотного инвертора обеспечивается собственно ток нагрузки и одновременно фильтрация импульсных помех. Поэтому с целью уменьшения потерь энергии при малых нагрузках для каждого из второго, третьего и так далее инверторов задают порог чувствительности широтно-импульсного модулятора. При сигналах управления меньших, чем порог чувствительности модулятора, ключевые элементы инвертора оставляют в запертом состоянии.With a small load current and a large number of inverters connected in parallel by means of powerful inverters (second, third, and so on), only the power of impulse noise is switched, which is filtered using the first inverter. Thus, using the first low-power and high-frequency inverter, the actual load current and at the same time filtering of impulse noise are provided. Therefore, in order to reduce energy losses at low loads, the sensitivity threshold of a pulse-width modulator is set for each of the second, third, and so on inverters. With control signals less than the sensitivity threshold of the modulator, the key elements of the inverter are left locked.

С помощью общего контроллера преобразователя, состоящего из параллельно включенных инверторов, осуществляется измерение и оценка величины общего выходного тока, выходных токов инверторов и их количество. Если значение тока нагрузки меньше, чем суммарный порог чувствительности широтно-импульсных модуляторов второго, третьего и так далее инверторов, выходные импульсы одного из инверторов, кроме первого, блокируют. Затем производятся следующие измерения и оценка и, в случае необходимости, блокируются выходные импульсы двух инверторов и так до тех пор, пока суммарный порог чувствительности оставшихся активных инверторов не окажется меньшим, чем ток нагрузки, либо пока не останется активным один первый инвертор. При увеличении тока нагрузки активизация мощных инверторов производится в обратной последовательности. В общем случае коэффициенты передачи по току отдельных модулей и установочная мощность могут быть различными.Using a common converter controller, consisting of inverters connected in parallel, the total output current, output currents of inverters and their quantity are measured and evaluated. If the value of the load current is less than the total sensitivity threshold of the pulse-width modulators of the second, third, and so on inverters, the output pulses of one of the inverters, except the first, are blocked. Then the following measurements and evaluations are made and, if necessary, the output pulses of two inverters are blocked, and so on until the total sensitivity threshold of the remaining active inverters is less than the load current, or until one first inverter remains active. With increasing load current, the activation of powerful inverters is performed in the reverse order. In the general case, the current transfer coefficients of the individual modules and the installed power can be different.

Предлагаемый способ управления позволяет повысить надежность источника бесперебойного питания на основе нескольких источников (инверторов), соединенных силовыми входами и выходами параллельно. В случае отказа одного из ведомых источников (второго, третьего и так далее) последний отключается по команде общего контроллера или собственного, или в результате срабатывания предохранителя.The proposed control method improves the reliability of an uninterruptible power supply based on several sources (inverters) connected by power inputs and outputs in parallel. In the event of a failure of one of the slave sources (second, third, and so on), the latter is turned off by the command of a common controller or its own, or as a result of a fuse trip.

Claims (3)

1. Способ управлений параллельно соединенными инверторами, который заключается в том, что силовые входы и выходы первого преобразователя напряжения постоянного тока в напряжение переменного тока синусоидальной формы подключают параллельно соответственно силовым входам и выходам второго преобразователя напряжения на основе инвертора и суммируют их выходные токи, на управляющий вход первого преобразователя подают сигнал управления синусоидальной формы и заданной величины, из которого вычитают сигнал отрицательной обратной связи по напряжению, полученный разностный сигнал используют для управления первым преобразователем, выходной ток которого измеряют и преобразуют с помощью широтно-импульсного модулятора в последовательность импульсов соответствующей ширины положительной или отрицательной полярности и используют его для управления вторым преобразователем, выходное напряжение которого фильтруют с помощью дросселя, отличающийся тем, что в качестве первого преобразователя используют инвертор с широтно-импульсной модуляцией, выходное напряжение которого фильтруют с помощью фильтра, а несущую частоту широтно-импульсного преобразования электрической энергии второго инвертора выбирают меньше, чем у первого, измеряют его выходной ток и часть сигнала отрицательной обратной связи, пропорционального этому току, вычитают из сигнала управления, задавая таким образом коэффициент передачи тока второго инвертора, параллельно первому и второму инвертору дополнительно подключают третий, четвертый и так далее инверторы, выходные напряжения которых фильтруют с помощью соответствующих дросселей, для управления третьим, четвертым и так далее инверторами также используют сигнал выходного тока первого инвертора, несущие частоты третьего, четвертого и так далее инверторов выбирают меньшими, чем у первого, а коэффициенты передачи инверторов по току задают посредством соответствующей глубины отрицательной обратной связи.1. The method of control of parallel-connected inverters, which consists in the fact that the power inputs and outputs of the first DC-DC voltage to AC voltage sinusoidal shape are connected in parallel, respectively, to the power inputs and outputs of the second voltage converter based on the inverter and sum their output currents to the control the input of the first converter supplies a control signal of a sinusoidal shape and a predetermined value, from which the negative feedback signal is subtracted from voltage, the resulting difference signal is used to control the first converter, the output current of which is measured and converted using a pulse-width modulator into a pulse train of the corresponding width of positive or negative polarity and used to control a second converter, the output voltage of which is filtered using a choke, characterized in that, as the first converter, an inverter with pulse-width modulation is used, the output voltage of which is using a filter, and the carrier frequency of the pulse-width conversion of electrical energy of the second inverter is chosen less than that of the first, its output current is measured and part of the negative feedback signal proportional to this current is subtracted from the control signal, thus setting the current transfer coefficient of the second inverters, in parallel with the first and second inverters, an additional third, fourth and so on inverters are connected, the output voltages of which are filtered using the corresponding inductors, for boards of the third, fourth and so on inverters also use the output current signal of the first inverter, the carrier frequencies of the third, fourth and so on inverters are chosen lower than the first, and the current transfer coefficients of the inverters are set by the corresponding depth of negative feedback. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частоты широтно-импульсной модуляции задают одинаковыми для второго, третьего, четвертого и так далее инверторов, а фазы импульсов, формируемых с помощью широтно-импульсных модуляторов первого, второго и так далее инверторов, задают со смещением, достаточным для исключения одновременного срабатывания их ключей.2. The method according to claim 1, characterized in that the pulse-width modulation frequencies are set the same for the second, third, fourth and so on inverters, and the phases of the pulses generated by the pulse-width modulators of the first, second and so on inverters are set with an offset sufficient to exclude the simultaneous operation of their keys. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждого из второго, третьего и так далее инверторов задают порог чувствительности и при уменьшении тока нагрузки до значений меньших, чем суммарный порог чувствительности второго, третьего и так далее инверторов выходные импульсы одного из инверторов, кроме первого, блокируют, затем блокируют выходные импульсы двух инверторов и так до тех пор, пока суммарный порог чувствительности оставшихся активных инверторов не окажется большим, чем ток нагрузки, либо пока не останется активным один первый инвертор, при увеличении тока нагрузки до значений больших, чем суммарный порог чувствительности активных инверторов, неактивные инверторы активизируют в обратной последовательности. 3. The method according to claim 1, characterized in that for each of the second, third and so on inverters set the sensitivity threshold and when the load current is reduced to values lower than the total sensitivity threshold of the second, third and so on inverters, the output pulses of one of the inverters except for the first one, they block, then block the output pulses of two inverters, and so on until the total sensitivity threshold of the remaining active inverters is greater than the load current, or until one first inv remains active PTOP, by increasing the load current to a value larger than the sum of the threshold of sensitivity of the active inverters, inverters activate inactive in the reverse order.
RU2008140818/09A 2008-10-14 2008-10-14 Method for control of connected in parallel inverters RU2375809C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008140818/09A RU2375809C1 (en) 2008-10-14 2008-10-14 Method for control of connected in parallel inverters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008140818/09A RU2375809C1 (en) 2008-10-14 2008-10-14 Method for control of connected in parallel inverters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2375809C1 true RU2375809C1 (en) 2009-12-10

Family

ID=41489761

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008140818/09A RU2375809C1 (en) 2008-10-14 2008-10-14 Method for control of connected in parallel inverters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2375809C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011149385A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 ПИЛКИН, Виталий Евгеньевич Ac signal converter
RU2502181C1 (en) * 2012-07-17 2013-12-20 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) Control method of parallel connected modules of uninterrupted power source
RU2532415C2 (en) * 2010-01-28 2014-11-10 Испано-Сюиза Polyphase machine control method and device
RU2587590C2 (en) * 2011-03-15 2016-06-20 Лонцын Мотор Ко., Лтд. Method and device for control of internal combustion engine driven generator, installed with possibility of operation in parallel
RU2658621C2 (en) * 2015-12-23 2018-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ) Method of control over uninterrupted power source redundant modules

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532415C2 (en) * 2010-01-28 2014-11-10 Испано-Сюиза Polyphase machine control method and device
WO2011149385A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 ПИЛКИН, Виталий Евгеньевич Ac signal converter
RU2587590C2 (en) * 2011-03-15 2016-06-20 Лонцын Мотор Ко., Лтд. Method and device for control of internal combustion engine driven generator, installed with possibility of operation in parallel
RU2502181C1 (en) * 2012-07-17 2013-12-20 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГОБУ ВПО ПГУТИ) Control method of parallel connected modules of uninterrupted power source
RU2658621C2 (en) * 2015-12-23 2018-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" (ФГБОУ ВО ПГУТИ) Method of control over uninterrupted power source redundant modules

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9780645B2 (en) Method and apparatus for providing power conversion using an interleaved flyback converter with reactive power control
US9859803B2 (en) Transformer-based isolated bi-directional DC-DC power converter, and method and controller for using same
JP5421904B2 (en) Prediction scheme and inductive inverter topology for step wave power converter
US8188693B2 (en) DC bus boost method and system for regenerative brake
JP6191830B2 (en) Power conversion system
CN109314466B (en) Parallel power supply device
RU2375809C1 (en) Method for control of connected in parallel inverters
US20120155141A1 (en) Power converting apparatus, grid interconnection apparatus and grid interconnection system
US20140169055A1 (en) Non-isolated dc/ac inverter
Ghosh et al. A single-phase isolated Z-source inverter
Bagewadi et al. A Buck-Boost topology based hybrid converter for standalone nanogrid applications
US20160233790A1 (en) Bidirectional electrical signal converter
JP5410551B2 (en) Power converter
US9712082B2 (en) Method for acquiring values indicative of an AC current of an inverter and related circuit and inverter
KR101813060B1 (en) Switched-mode power supply
JP2012151923A (en) Power conversion apparatus
Jayalakshmi et al. Control of Single Phase Z-Source Inverter Fed Induction Motor Using Simple Boost Controller
RU2502181C1 (en) Control method of parallel connected modules of uninterrupted power source
Muntean et al. A Modified Carrier‐Based PWM Modulation Technique in Z⁃ Source Inverters
US9225236B2 (en) Method for controlling an H-bridge inverter
Neve et al. Analysis and simulation of Z-source inverter fed to single phase induction motor drive
Rufer et al. Control of the actively balanced capacitive voltage divider for a five-level NPC inverter-estimation of the intermediary levels currents
RU2623531C1 (en) Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys
Aihsan et al. Performance Evaluation of Transformerless Inverter based Quadratic Boost Converter
Baazoug et al. Design of an adaptive feed-forward control scheme for the DC bus voltage control of single phase grid connected converters

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101015