RU2756177C1 - Способ и система параллельного управления для однофазных инверторов и инвертор - Google Patents

Способ и система параллельного управления для однофазных инверторов и инвертор Download PDF

Info

Publication number
RU2756177C1
RU2756177C1 RU2021103843A RU2021103843A RU2756177C1 RU 2756177 C1 RU2756177 C1 RU 2756177C1 RU 2021103843 A RU2021103843 A RU 2021103843A RU 2021103843 A RU2021103843 A RU 2021103843A RU 2756177 C1 RU2756177 C1 RU 2756177C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
coordinates
phase
phase inverters
current
Prior art date
Application number
RU2021103843A
Other languages
English (en)
Inventor
Бо Чжан
Цинвэнь СУНЬ
Цзюньбо ЧЖАО
Юньлун ЛЮ
Сюэбинь СИН
Цунцун ВАН
Юйфэй ЧЭНЬ
Мэйюнь ЛИ
Вэньдун ЦЗИ
Чжэньцзун ЧЖУ
Юнцзе МАО
Шэнь ВАН
Original Assignee
СиЭрЭрСи ЦИНДАО СЫФАН РОЛЛИН СТОК РИСЁРЧ ИНСТИТЬЮТ КО., ЛТД.
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 СиЭрЭрСи ЦИНДАО СЫФАН РОЛЛИН СТОК РИСЁРЧ ИНСТИТЬЮТ КО., ЛТД. filed Critical СиЭрЭрСи ЦИНДАО СЫФАН РОЛЛИН СТОК РИСЁРЧ ИНСТИТЬЮТ КО., ЛТД.
Application granted granted Critical
Publication of RU2756177C1 publication Critical patent/RU2756177C1/ru

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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • 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
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0012—Control circuits using digital or numerical techniques
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • 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
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac 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 with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • 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
    • H02M7/493—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 the static converters being arranged for operation in parallel
    • 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
    • H02M7/505—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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515—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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/521—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 thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • 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
    • H02M7/53871—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 with automatic control of output voltage or current
    • 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
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способу параллельного управления и системе параллельного управления для однофазных инверторов. Технический результат заключается в повышении надежности непрерывности электропитания. Способ включает: получение выходного напряжения и выходного тока однофазного инвертора; посредством восстановления и преобразования координат преобразование напряжения и тока в статической системе координат abc в систему координат dq и осуществление разъединения напряжения и тока; осуществление преобразования координат для значения команды выходного напряжения контура тока; преобразование значения команды выходного напряжения в системе координат dq в систему координат abc и генерирование модулированной волны для управления переключением устройства питания согласно значению команды выходного напряжения в системе координат abc. Множеством однофазных инверторов управляют так, чтобы одновременно параллельно запускать их в работу. При возникновении неисправности на однофазном инверторе любой другой однофазный инвертор автоматически принимает на себя его нагрузку, благодаря чему преодолевается проблема, связанная с задержкой повторного пуска резервного модуля; в полном смысле реализуется бесперебойное электропитание; надежность является высокой, и отсутствует негативное влияние на движение. 3 н. и 9 з.п. ф-ы, 6 ил.

Description

Область техники
Настоящая заявка относится к технической области электропитания и электронов, относится к технологии инверторов, и в частности к способу параллельного управления и системе параллельного управления для однофазных инверторов и инвертору.
Предшествующий уровень техники
Локомотив с двигателем внутреннего сгорания представляет собой локомотив, колеса которого приводятся в движение посредством зубчатого зацепления с помощью движущей силы от двигателя внутреннего сгорания. На сегодняшний день в Китае все еще используются локомотивы с двигателем внутреннего сгорания, и в каждом из локомотивов с двигателем внутреннего сгорания применяется вагон для выработки электроэнергии для снабжения всего поезда источником питания трехфазного переменного тока 380В, который снабжает электроэнергией такие системы, как система кондиционирования воздуха или система освещения. Поскольку вагон для выработки электроэнергии имеет недостатки, такие как высокие эксплуатационные расходы и загрязнение окружающей среды, в настоящее время его постепенно преобразуют в электровоз, и полученный в результате преобразования электровоз получает электроэнергию от подвесной контактной системы для того, чтобы подавать электроэнергию на нагрузки во всем поезде. В связи с существованием нейтральной вставки поезд находится в состоянии отсутствия электропитания при прохождении через нейтральную вставку, системы, такие как система кондиционирования воздуха и система освещения, не могут нормально работать, и, чтобы удовлетворять требования пассажиров к освещению при прохождении через нейтральную вставку, дополнительно предусматривают аккумуляторную батарею и источник электроэнергии, устанавливаемый под днищем транспортного средства, и электроэнергия для системы освещения в нейтральной вставке подается посредством аккумуляторной батареи и однофазных инверторов, чтобы гарантировать обеспечение бесперебойного освещения для пассажиров, во избежание таких проблем, как паника среди пассажиров и т.п.
По сравнению с однофазными инверторами обычного поезда однофазные инверторы после преобразования вагона для выработки электроэнергии используются в качестве источника бесперебойного питания для непрерывной подачи электроэнергии для системы освещения во время движения, и требуется, чтобы они работали в течение длительного времени, а значит повышается требование к надежности системы освещения. В настоящее время обычно применяется решение, заключающееся избыточности взаимного резервирования модулей с двумя инверторами: внутри предусматривают блок с двумя модулями однофазных инверторов, и обычно один модуль инвертора работает, а другой модуль инвертора является резервным, и когда на одном из модулей возникает неисправность, другой модуль запускается и взаимно резервируется контактором для дальнейшей подачи питания для нагрузок. Таким путем до определенной степени может быть улучшена стабильность системы освещения. Однако при взаимном резервном переключении двух модулей происходит задержка как запуска резервного модуля, так и задействования контактора для взаимного резервирования, при этом однофазный инвертор не имеет выводов, так что не может поддерживаться нормальная работа системы освещения, трудно гарантировать бесперебойное освещение для пассажиров и все еще может возникнуть проблема, связанная с паникой среди пассажиров, вызванная прерыванием освещения.
Сущность изобретения
Для решения вышеупомянутой задачи, такой как нарушение непрерывности электропитания, вызванной отсутствием выводов из однофазных инверторов из-за задержки во время взаимного резервного переключения однофазных инверторов, в настоящей заявке предоставлены способ параллельного управления и система параллельного управления для однофазных инверторов для бесперебойной подачи питания во время переключения, а также инвертор.
Для достижения вышеупомянутой цели в настоящей заявке предоставлен способ параллельного управления для однофазных инверторов, используемый в параллельной системе однофазных инверторов, содержащей множество однофазных инверторов, для управления выходным напряжением и выходным током каждого из однофазных инверторов и разделения поровну выходных токов множества однофазных инверторов, при этом способ параллельного управления включает следующие конкретные этапы:
получение выходного напряжения и выходного тока каждого из однофазных инверторов в текущий момент времени и в предыдущий момент времени;
восстановление полученной переменной напряжения и полученной переменной тока, виртуализация ортогональных виртуальных величин, причем каждая имеет разность фазы 90 градусов с фазой полученной переменной напряжения или полученной переменной тока соответственно, и моделирование ортогональных компонентов параллельной системы однофазных инверторов в координатах αβ;
преобразование ортогональных компонентов в координатах αβ в компоненты постоянного тока в координатах dq;
вычисление мгновенной активной мощности P и мгновенной реактивной мощности Q, при этом формулы вычисления мгновенной активной мощности P и мгновенной реактивной мощности Q имеют вид:
Figure 00000001
 (4)
в этих формулах
Figure 00000002
 представляет значение дискретизации выходного напряжения в текущий момент,
Figure 00000003
 представляет значение дискретизации выходного тока в текущий момент,
Figure 00000004
 представляет значение дискретизации выходного напряжения в предыдущий момент,
Figure 00000005
 представляет значение дискретизации выходного тока в предыдущий момент и
Figure 00000006
, при этом
Figure 00000007
 представляет отношение периода частоты сети к периоду дискретизации;
обнаружение фазы шины переменного тока и управление целевым значением выходного компонента постоянного тока на оси q в координатах dq так, чтобы оно равнялось нулю, чтобы делать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми;
управление выходной частотой каждого из однофазных инверторов посредством управления статизмом так, чтобы делать выходные фазы множества однофазных инверторов одинаковыми с целью разделения поровну активных мощностей, и управление выходной амплитудой каждого из однофазных инверторов посредством управления статизмом так, чтобы делать амплитуды выходных напряжений множества однофазных инверторов идентичными с целью разделения поровну реактивных мощностей; и соответствия статизма управления статизмом имеют вид:
Figure 00000008
 (5)
в этих формулах
Figure 00000009
представляет выходную частоту,
Figure 00000010
 представляет исходную частоту,
Figure 00000011
 представляет коэффициент статизма активной мощности,
Figure 00000012
 представляет амплитуду выходного напряжения, и
Figure 00000013
 представляет амплитуду исходного напряжения, и
Figure 00000014
 представляет коэффициент статизма реактивной мощности;
установление значения
Figure 00000015
 отсчетной команды контура напряжения на оси d как амплитуды
Figure 00000016
 выходного напряжения и значения
Figure 00000017
 отсчетной команды контура напряжения на оси q как 0; соответственно выполнение управления с обратной связью по компонентам постоянного тока на оси d и компонентам постоянного тока на оси q в координатах dq для получения значения команды выходного напряжения в осях dq;
вычисление фазы
Figure 00000018
 согласно выходной частоте
Figure 00000019
 каждого из однофазных инверторов; преобразование значения команды выходного напряжения в координатах dq в значение команды выходного напряжения в координатах αβ и преобразование значения команды выходного напряжения в координатах αβ в значение команды выходного напряжения в координатах abc; и
модулирование и генерирование импульсов SPWM управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc.
Предпочтительно полученную переменную напряжения и полученную переменную тока восстанавливают с применением обобщенного интегратора второго порядка, причем обобщенный интегратор второго порядка имеет вход Vin и два выхода Vo и qVo соответственно, при этом выход Vo имеет ту же фазу и амплитуду, что и вход Vin, а выход qVo имеет ту же амплитуду, что и вход Vin, и имеет запаздывание 90 градусов относительно входа Vin по фазе, и передаточные функции между двумя выходами и входом имеют вид:
Figure 00000020
 (1)
в этих формулах
Figure 00000021
 представляет коэффициент ослабления и
Figure 00000022
 представляет резонансную угловую частоту;
после дискретизации передаточной функции в области s получают следующие разностные уравнения:
Figure 00000023
 (2)
в этих формулах
Figure 00000024
 представляет период дискретизации системы,
Figure 00000025
 представляет вход обобщенного интегратора второго порядка в текущий период,
Figure 00000026
 представляет вход обобщенного интегратора второго порядка в предыдущий период,
Figure 00000027
 представляет вход обобщенного интегратора второго порядка в период, предшествующий предыдущему периоду,
Figure 00000028
 представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в текущий период,
Figure 00000029
 представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в предыдущий период,
Figure 00000030
 представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в период, предшествующий предыдущему периоду,
Figure 00000031
 представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в текущий период и имеет запаздывание 90 градусов относительно
Figure 00000032
 по фазе,
Figure 00000033
 представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в предыдущий период и
Figure 00000034
 представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в период, предшествующий предыдущему периоду;
выход
Figure 00000032
 обобщенного интегратора второго порядка в текущий период и выход
Figure 00000031
 обобщенного интегратора второго порядка в текущий период представляют собой дискретизированные ортогональные компоненты, окончательно выдаваемые обобщенным интегратором второго порядка.
Предпочтительно ортогональные компоненты в координатах αβ преобразуют в компоненты постоянного тока в координатах dq посредством преобразования Парка, при этом формулы преобразования имеют вид:
Figure 00000035
 (3)
в этих формулах
Figure 00000036
 представляет компонент напряжения постоянного тока на оси d в координатах dq и
Figure 00000037
 представляет компонент напряжения постоянного тока на оси q в координатах dq; а
Figure 00000038
 представляет ортогональный компонент напряжения на оси α в координатах αβ и
Figure 00000039
 представляет ортогональный компонент напряжения на оси β в координатах αβ.
Предпочтительно фазу шины переменного тока обнаруживают посредством контура фазовой синхронизации, и целевым значением выходного компонента постоянного тока на оси q в координатах dq управляют так, чтобы оно равнялось нулю, с помощью ПИ-контроллера, чтобы делать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми; конкретными этапами являются: получение напряжения шины переменного тока и создание ортогонального компонента, имеющего запаздывание 90 градусов относительно напряжения шины в координатах αβ, с использованием обобщенного интегратора второго порядка; преобразование ортогонального компонента в координатах αβ в компоненты постоянного тока в координатах dq посредством преобразования Парка и вычисление компонента
Figure 00000036
 напряжения постоянного тока на оси d и компонента
Figure 00000037
 напряжения постоянного тока на оси q в координатах dq; и когда компонент
Figure 00000037
 напряжения постоянного тока на оси q, выдаваемый одним из однофазных инверторов, равен нулю, выходная фаза однофазного инвертора идентична фазе шины, и управление с помощью ПИ-контроллера целевым значением выходного компонента
Figure 00000037
 напряжения постоянного тока на оси q так, чтобы оно равнялось нулю, для осуществления регулирования с обратной связью так, чтобы делать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми.
Предпочтительно коэффициенты статизма при управлении статизмом корректируют в процессе, в котором множество однофазных инверторов запускают параллельно, и откорректированные соответствия статизма имеют вид:
Figure 00000040
 (6)
в этих формулах
Figure 00000041
 представляет коэффициент частотной коррекции и
Figure 00000042
 представляет коэффициент амплитудной коррекции.
Предпочтительно управление с обратной связью по компонентам постоянного тока на оси d и компонентам постоянного тока на оси q в координатах dq соответственно выполняют путем двухконтурного управления по напряжению и току для получения значения команды выходного напряжения в осях dq; конкретными этапами являются: вычисление разности между значением
Figure 00000015
 отсчетной команды контура напряжения на оси d и значением
Figure 00000043
 выхода напряжения, затем обеспечение ввода разности в ПИ-контроллер контура напряжения на оси d, взятие выхода ПИ-контроллера контура напряжения на оси d в качестве значения
Figure 00000044
 отсчетной команды контура тока на оси d, вычисление разности между значением
Figure 00000044
 отсчетной команды контура тока на оси d и фактическим значением
Figure 00000045
 выхода тока и затем обеспечение ввода разности в ПИ-контроллер контура тока на оси d; вычисление разности между значением
Figure 00000017
 отсчетной команды контура напряжения на оси q и значением
Figure 00000046
 выхода напряжения, затем обеспечение ввода разности в ПИ-контроллер контура напряжения на оси q, взятие выхода ПИ-контроллера контура напряжения на оси q в качестве значения
Figure 00000047
 отсчетной команды контура тока на оси q, вычисление разности между значением
Figure 00000047
 отсчетной команды контура тока на оси q и фактическим значением
Figure 00000048
 выхода тока и затем обеспечение ввода разности в ПИ-контроллер контура тока на оси q; и выполнение перекрестного разъединения в отношении значения выхода контура тока на оси d и значения выхода контура тока на оси q для получения значения команды выходного напряжения в осях dq.
Предпочтительно значения команды выходного напряжения в координатах dq преобразуют в значение команды выходного напряжения в координатах αβ посредством обратного преобразования Парка, и значение команды выходного напряжения в координатах αβ преобразуют в значение команды выходного напряжения в координатах abc посредством обратного преобразования Кларка.
Предпочтительно импульсы SPWM управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов генерируют согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc; конкретными этапами являются: создание двух синусоидальных модулирующих волн
Figure 00000049
 и
Figure 00000050
, имеющих одинаковые амплитуды и противоположные фазы, согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc, при этом две синусоидальных моделирующих волны совместно используют треугольную волну
Figure 00000051
 в качестве несущей волны; соответственно сравнение синусоидальных модулирующих волн
Figure 00000049
 и
Figure 00000050
 с треугольной волной
Figure 00000051
 для получения двух волн
Figure 00000052
 и
Figure 00000053
 SPWM, при этом волну
Figure 00000052
 SPWM используют в качестве ведущего сигнала разрядника Q1 каждого из однофазных инверторов, обратный сигнал
Figure 00000054
, соответствующий
Figure 00000052
, используют в качестве ведущего сигнала разрядника Q2 каждого из однофазных инверторов, волну
Figure 00000053
 SPWM используют в качестве ведущего сигнала разрядника Q3 каждого из однофазных инверторов и обратный сигнал
Figure 00000055
, соответствующий
Figure 00000053
, используют в качестве ведущего сигнала разрядника Q4 каждого из однофазных инверторов; дискретизация синусоидальных модулирующих волн в положении вершины или впадины несущей волны; и генерирование четырех импульсов SPWM управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов посредством модуля сравнения процессора цифровой обработки сигналов.
Для достижения вышеупомянутой цели в настоящей заявке дополнительно предоставлена система параллельного управления для однофазных инверторов, содержащая:
устройство, выполненное с возможностью получения выходного напряжения и выходного тока каждого из однофазных инверторов;
устройство, выполненное с возможностью восстановления полученной переменной напряжения и полученной переменной тока, виртуализации ортогональных виртуальных величин, причем каждая имеет разность фазы 90 градусов с фазой полученной переменной напряжения или полученной переменной тока соответственно, и моделирования ортогональных компонентов параллельной системы однофазных инверторов в координатах αβ;
устройство, выполненное с возможностью преобразования ортогональных компонентов в координатах αβ в компоненты постоянного тока в координатах dq;
устройство, выполненное с возможностью вычисления мгновенной активной мощности P и мгновенной реактивной мощности Q согласно формулам вычисления мгновенной активной мощности P и мгновенной реактивной мощности Q; при этом формулы вычисления мгновенной активной мощности P и мгновенной реактивной мощности Q имеют вид:
Figure 00000001
 (4)
в этих формулах
Figure 00000002
 представляет значение дискретизации выходного напряжения в текущий момент,
Figure 00000003
 представляет значение дискретизации выходного тока в текущий момент,
Figure 00000004
 представляет значение дискретизации выходного напряжения в предыдущий момент,
Figure 00000005
 представляет значение дискретизации выходного тока в предыдущий момент и
Figure 00000006
, при этом
Figure 00000007
 представляет отношение периода частоты сети к периоду дискретизации;
устройство, выполненное с возможностью обнаружения фазы шины переменного тока и управления целевым значением выходного компонента постоянного тока на оси q в координатах dq так, чтобы оно равнялось нулю, чтобы делать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми;
устройство, выполненное с возможностью управления выходной частотой каждого из однофазных инверторов посредством управления статизмом так, чтобы делать выходные фазы множества однофазных инверторов одинаковыми с целью разделения поровну активных мощностей, и управления выходной амплитудой каждого из однофазных инверторов посредством управления статизмом так, чтобы делать амплитуды выходных напряжений множества однофазных инверторов идентичными с целью разделения поровну реактивных мощностей;
устройство, выполненное с возможностью установления значения
Figure 00000015
 отсчетной команды контура напряжения на оси d как амплитуды V выходного напряжения и значения
Figure 00000017
 отсчетной команды контура напряжения на оси q как 0 и соответственно выполнения управления с обратной связью по компонентам постоянного тока на оси d и компонентам постоянного тока на оси q в координатах dq для получения значения команды выходного напряжения в осях dq;
устройство, выполненное с возможностью вычисления фазы согласно выходной частоте каждого из однофазных инверторов, преобразования значения команды выходного напряжения в координатах dq в значение команды выходного напряжения в координатах αβ и преобразования значения команды выходного напряжения в координатах αβ в значение команды выходного напряжения в координатах abc; и
блок управления, выполненный с возможностью модулирования и генерирования импульсов SPWM управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc.
Предпочтительно полученное выходное напряжение и полученный выходной ток каждого из однофазных инверторов содержат выходное напряжение и выходной ток в текущий момент времени, а также выходное напряжение и выходной ток в предыдущий момент времени.
Также система параллельного управления для однофазных инверторов дополнительно содержит устройство, выполненное с возможностью корректировки коэффициентов статизма выходной частоты и выходной амплитуды во время параллельного пуска.
Для достижения вышеупомянутой цели в настоящей заявке дополнительно предоставлен инвертор, содержащий множество параллельных однофазных инверторов, при этом все однофазные инверторы имеют одинаковую конструкцию; инвертор дополнительно содержит систему параллельного управления для однофазных инверторов, и как усилительная цепь прерывателя, так и инверторная цепь каждого из однофазных инверторов соединены с блоком управления системы параллельного управления для однофазных инверторов.
По сравнению с известным уровнем техники настоящая заявка имеет следующие преимущества и полезные эффекты.
(1) Согласно настоящей заявке множеством однофазных инверторов управляют с обеспечением их параллельного соединения и одновременного запуска в работу, и после возникновения неисправности на одном из однофазных инверторов любой другой однофазный инвертор автоматически принимает на себя нагрузку однофазного инвертора, на котором возникла неисправность, так что проблема, связанная с задержкой при повторном запуске модуля с взаимным резервированием, решается, реализуется реальное бесперебойное электропитание от источника питания, достигается высокая надежность и предотвращается влияние на управление транспортным средством.
(2) Согласно настоящей заявке полученные выходное напряжение и выходной ток восстанавливают с применением обобщенного интегратора второго порядка, и при создании ортогональных компонентов выполняют адаптивную фильтрацию, так что улучшается способность системы к защите от помех, точность фазовой синхронизации является высокой и эффективно подавлялся воздействующий ток, генерируемый во время подключения к сети.
(3) Согласно настоящей заявке выходную мощность вычисляют с применением нового способа вычисления мгновенной мощности, мгновенную активную мощность и мгновенную реактивную мощность можно вычислить с применением только значений дискретизации в два смежных момента времени вместо общей единицы, так что влияния общей задержки в традиционном вычислении мощности на устойчивость и динамическое свойство устраняется. После внезапного изменения нагрузки мгновенную мощность можно получить в рамках только одного периода, так что сокращается задержка вычисления и свойство динамического слежения является хорошим. Благодаря применению нового способа вычисления мгновенной мощности отсутствует необходимость в вычислении тригонометрической функции в режиме реального времени, так что объем вычислений алгоритма управления уменьшается и используется меньше ресурсов DSP.
(4) Согласно настоящей заявке применяют стратегию управления статизмом при синхронном пуске и во время параллельного пуска корректируют коэффициенты статизма, благодаря чему улучшается эффект статизма, можно быстро подавлять воздействующий ток, генерируемый во время подключения к сети, решается проблема относительно слабого управления статизмом во время пуска, расширяется рабочий диапазон параллельной системы и повышается коэффициент успешности параллельного пуска.
(5) В настоящей заявке применяют способ униполярной частотной умножающей модуляции, так что частоты переключения четырех разрядников однофазных инверторов являются такими же, что и частота несущей, при этом частота импульса, выдаваемая однофазным инвертором, удваивается при условии, что не изменяется частота переключения устройства питания, значительно уменьшаются размеры и вес фильтра, такого как реактор и конденсатор, и снижаются затраты на однофазные инверторы.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 представлено схематическое изображение, на котором показана топологическая структура главной цепи однофазного инвертора в варианте осуществления настоящей заявки;
На фиг. 2 представлена блок-схема, на которой показана структура параллельной системы из однофазных инверторов в варианте осуществления настоящей заявки;
На фиг. 3 представлено схематическое изображение, на котором показана структура обобщенного интегратора второго порядка в варианте осуществления настоящей заявки;
На фиг. 4 представлена схематическая блок-схема, на которой показано вычисление мгновенной мощности в варианте осуществления настоящей заявки;
На фиг. 5 представлено схематическое изображение, на котором показан контур фазовой синхронизации на основании обобщенного интегратора второго порядка в варианте осуществления настоящей заявки; и
На фиг. 6 представлена блок-схема, на которой показана структура системы управления для однофазных инверторов в варианте осуществления настоящей заявки.
Подробное описание вариантов осуществления
Настоящая заявка подробно описана ниже посредством иллюстративных вариантов осуществления. Однако следует понимать, что без дальнейшего описания элементы, структуры и признаки одной реализации могут также быть выгодно внесены в комбинации и в другие реализации.
В вариантах осуществления настоящей заявки каждый из соответствующих однофазных инверторов содержит усилительную цепь прерывателя и инверторную цепь, и топология главной цепи однофазного инвертора показана на фиг. 1. Усилительная цепь прерывателя состоит из повышающего реактора L1, диода D1 и разрядника Q5, и входное напряжение 48В постоянного тока аккумуляторной батареи повышается до 200В постоянного тока. Инверторная цепь содержит инверторный мост, состоящий из четырех разрядников Q1, Q2, Q3 и Q4, и фильтр, состоящий из реактора L2 и конденсатора C2. Однофазный инвертор снаружи выдает напряжение после изоляции и усиления трансформатором T1 и обеспечивает мощность однофазного переменного тока для поезда после преобразования 200В постоянного тока в 220В переменного тока.
В вариантах осуществления настоящей заявки связанная параллельная система однофазных инверторов по меньшей мере содержит два параллельных однофазных инвертора, то есть параллельная система однофазных инверторов может содержать два, три, четыре или более параллельных однофазных инверторов, которые конкретно определяются согласно фактической потребности. Параллельная система однофазных инверторов в качестве примера содержит два параллельных однофазных инвертора, и со ссылкой на параллельную систему из однофазных инверторов, как показано на фиг. 2, два однофазных инвертора в системе имеют одинаковую конструкцию и работают параллельно без разделения на главный и вспомогательный.
В варианте осуществления настоящей заявки предоставлен способ параллельного управления для однофазных инверторов. Получают выходное напряжение и выходной ток каждого из однофазных инверторов; напряжение и ток в статических координатах abc преобразовывают в координатах dq путем восстановления и преобразования координат для их разъединения; значение команды выходного напряжения в осях dq получают путем управления с обратной связью; значение команды выходного напряжения в координатах dq преобразовывают в значение команды выходного напряжения в координатах abc; и волны модуляции модулируют и генерируют согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc для управления переключением устройства питания. Способ параллельного управления включает следующие конкретные этапы:
S1: получают выходное напряжение и выходной ток каждого из однофазных инверторов;
S2: восстанавливают полученную переменную напряжения и полученную переменную тока, виртуализируют ортогональные виртуальные величины, причем каждая имеет разность фазы 90 градусов с фазой полученной переменной напряжения или полученной переменной тока соответственно, и моделируют ортогональные компоненты параллельной системы однофазных инверторов в координатах αβ;
S3: ортогональные компоненты в координатах αβ преобразовывают в компоненты постоянного тока в координатах dq;
S4: вычисляют мгновенную активную мощность P и мгновенную реактивную мощность Q;
S5: обнаруживают фазу шины переменного тока и целевым значением выходного компонента постоянного тока на оси q в координатах dq управляют так, чтобы оно равнялось нулю, чтобы сделать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми и обеспечить возможность однофазному инвертору, не запущенному первым, автоматически отслеживать шину переменного тока с целью поддержания фаз идентичными и уменьшения воздействующего тока, генерируемого во время подключения к сети инвертора, не запущенного первым;
S6: выходной частотой каждого из однофазных инверторов управляют так, чтобы сделать выходные фазы множества однофазных инверторов одинаковыми с целью разделения поровну активных мощностей, и выходной амплитудой каждого из однофазных инверторов управляют так, чтобы сделать амплитуды выходных напряжений множества однофазных инверторов идентичными с целью разделения поровну реактивных мощностей;
S7: управление с обратной связью по компонентам постоянного тока на оси d и компонентам постоянного тока на оси q в координатах dq соответственно выполняют для получения значения команды выходного напряжения в осях dq;
S8: значение команды выходного напряжения в координатах dq преобразовывают в значение команды выходного напряжения в координатах αβ и значение команды выходного напряжения в координатах αβ преобразовывают в значение команды выходного напряжения в координатах abc; и
S9: SPWM импульсы управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов модулируют и генерируют согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc.
Благодаря использованию вышеупомянутого способа параллельного управления для однофазных инверторов в настоящей заявке множеством однофазных инверторов управляют с обеспечением их параллельного соединения и одновременного запуска в работу, и после возникновения неисправности на одном из однофазных инверторов любой другой однофазный инвертор автоматически принимает на себя нагрузку однофазного инвертора, на котором возникла неисправность, так что проблема, связанная с задержкой при повторном запуске модуля с взаимным резервированием, решается, реализуется реальное бесперебойное электропитание от источника питания, достигается высокая надежность и предотвращается влияние на управление транспортным средством.
В предпочтительной реализации вышеупомянутого способа параллельного управления для однофазных инверторов на этапе S2 полученную переменную напряжения и полученную переменную тока восстанавливают с применением обобщенного интегратора второго порядка, со ссылкой на фиг. 3, обобщенный интегратор второго порядка имеет вход Vin и два выхода Vo и qVo соответственно, при этом выход Vo имеет ту же самую фазу и амплитуду, что и вход Vin, выход qVo имеет ту же самую амплитуду, что и вход Vin, и имеет запаздывание в 90 градусов относительно входа Vin по фазе, и передаточные функции между двумя выходами и имеют вид:
Figure 00000056
 (1)
в этих формулах
Figure 00000057
 представляет передаточную функцию между выходом Vo и входом Vin,
Figure 00000058
 представляет передаточную функцию между выходом qVo и входом Vin,
Figure 00000021
 представляет коэффициент ослабления и
Figure 00000022
 представляет резонансную угловую частоту.
После дискретизации передаточной функции в области s получают следующие разностные уравнения:
Figure 00000023
 (2)
в этих формулах
Figure 00000024
 представляет период дискретизации системы,
Figure 00000025
 представляет вход обобщенного интегратора второго порядка в текущий период,
Figure 00000026
 представляет вход обобщенного интегратора второго порядка в предыдущий период,
Figure 00000027
 представляет вход обобщенного интегратора второго порядка в период, предшествующий предыдущему периоду,
Figure 00000028
 представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в текущий период,
Figure 00000029
 представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в предыдущий период,
Figure 00000030
 представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в период, предшествующий предыдущему периоду,
Figure 00000031
 представляет выход, имеющий запаздывание 90 градусов относительно
Figure 00000032
 по фазе, обобщенного интегратора второго порядка в текущий период,
Figure 00000033
 представляет выход, имеющий запаздывание 90 градусов относительно
Figure 00000029
 по фазе, обобщенного интегратора второго порядка в предыдущий период, и
Figure 00000034
 представляет выход, имеющий запаздывание 90 градусов относительно
Figure 00000030
 по фазе, обобщенного интегратора второго порядка в период, предшествующий предыдущему периоду.
Выход
Figure 00000032
 обобщенного интегратора второго порядка в текущий период и выход
Figure 00000031
, имеющий запаздывание в 90 градусов по фазе, обобщенного интегратора второго порядка в текущий период представляют собой дискретизированные ортогональные компоненты, окончательно выданные обобщенным интегратором второго порядка.
Путем применения обобщенного интегратора второго порядка восстанавливают выходное напряжение и выходной ток и виртуализируют ортогональный компонент, имеющий запаздывание 90 градусов по фазе, благодаря чему решаются такие проблемы, как задержка фильтрации и плохая способность к динамической реакции, возникающие в случае, когда ортогональные виртуальные сигналы создают с использованием традиционного способа. Благодаря применению способа восстановления, в котором применяют обобщенный интегратор второго порядка, одновременно с созданием ортогональных виртуальных величин можно выполнять адаптивную фильтрацию в отношении получаемых значений, так что способность системы к защите от помех улучшается. Созданные ортогональные виртуальные величины не только могут реализовывать управление разъединением в осях dq, но и обеспечивают основу для последующего контура фазовой синхронизации, благодаря чему устраняется влияние неблагоприятного фактора, такого как компонент постоянного тока, на точность фазовой синхронизации и эффективно подавляется воздействующий ток, генерируемый во время подключения к цепи.
В предпочтительной реализации вышеупомянутого способа параллельного управления для однофазных инверторов на этапе S3 ортогональные компоненты в координатах αβ преобразовывают в компоненты постоянного тока в координатах dq посредством преобразования Парка, при этом формулы преобразования имеют вид:
Figure 00000035
 (3)
в этих формулах
Figure 00000036
 представляет компонент напряжения постоянного тока на оси d в координатах dq и
Figure 00000037
 представляет компонент напряжения постоянного тока на оси q в координатах dq; а
Figure 00000038
 представляет ортогональный компонент напряжения на оси α в координатах αβ и
Figure 00000039
 представляет ортогональный компонент напряжения на оси β в координатах αβ. Аналогично ток преобразовывают в компонент тока на оси d и компонент тока на оси q в координатах dq посредством преобразования Парка, и формулы преобразования тока являются такими же, как и указанные выше, здесь их описания опущены.
В предпочтительной реализации вышеупомянутого способа параллельного управления для однофазных инверторов на этапе S4 получают выходные напряжения и выходные токи каждого из однофазных инверторов в текущий момент и в предыдущий момент и вычисляют мгновенную активную мощность P и мгновенную реактивную мощность Q, как показано на фиг. 4, при этом формулы вычисления мгновенной активной мощности P и мгновенной реактивной мощности Q имеют вид:
Figure 00000001
 (4)
в этих формулах
Figure 00000002
 представляет значение дискретизации выходного напряжения в текущий момент,
Figure 00000003
 представляет значение дискретизации выходного тока в текущий момент,
Figure 00000004
 представляет значение дискретизации выходного напряжения в предыдущий момент,
Figure 00000005
 представляет значение дискретизации выходного тока в предыдущий момент и
Figure 00000006
, при этом
Figure 00000007
 представляет отношение периода частоты сети к периоду дискретизации. Применяют новый способ вычисления мощности, согласно синусным признакам выходных напряжений и выходных токов мгновенные мощности можно вычислять путем только получения напряжений и токов в два смежных моментах времени вместо общей единицы, так что влияние общей задержки в традиционном вычислении мощности на устойчивость и динамическое свойство устраняется. После внезапного изменения нагрузки мгновенную мощность можно получить в рамках только одного периода, так что сокращается задержка вычисления и свойство динамического слежения является хорошим. Благодаря применению способа вычисления мощности отсутствует необходимость в вычислении тригонометрической функции в режиме реального времени, так что объем вычислений алгоритма управления уменьшается и используется меньше ресурсов процессора цифровой обработки сигналов (DSP).
В предпочтительной реализации вышеупомянутого способа параллельного управления для однофазных инверторов на этапе S5 фазу шины переменного тока обнаруживают посредством контура фазовой синхронизации и целевым значением компонента постоянного тока на оси q, выдаваемого шиной в координатах dq, управляют так, чтобы оно равнялось нулю, при помощи контроллера PI, чтобы делать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми. Со ссылкой на фиг. 5 конкретными этапами являются: получают напряжение шины переменного тока и с использованием обобщенного интегратора второго порядка создают ортогональный компонент, имеющий запаздывание 90 градусов относительно напряжения шины, в координатах αβ, со ссылкой на этап 2; ортогональный компонент в координатах αβ преобразовывают в компоненты постоянного тока в координатах dq посредством преобразования Парка и вычисляют компонент
Figure 00000036
 напряжения постоянного тока на оси d и компонент
Figure 00000037
 напряжения постоянного тока на оси q в координатах dq, со ссылкой на этап 3; и когда компонент
Figure 00000037
 напряжения постоянного тока на оси q, выдаваемый одним из однофазных инверторов, равен нулю, выходная фаза однофазного инвертора идентична фазе шины, и контроллер PI управляет целевым значением компонента
Figure 00000037
 напряжения постоянного тока на оси q, выдаваемого шиной, так, чтобы оно равнялось нулю, чтобы получать фазу шины и осуществлять регулирование с обратной связью так, чтобы делать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми. Фазу шины переменного тока обнаруживают посредством контура фазовой синхронизации, и фазами однофазных инверторов управляют так, чтобы они были такими же, как фаза шины, так что фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, являются одинаковыми и воздействующий ток, генерируемый во время подключения к сети, уменьшается.
В предпочтительной реализации вышеупомянутого способа параллельного управления для однофазных инверторов на этапе S6 каждый из однофазных инверторов обнаруживает активную мощность и реактивную мощность, выдаваемые им самим, и активная мощность, выдаваемая однофазным инвертором, фаза которого является опережающей, превышает ту, которую выдает однофазный инвертор, фаза которого является запаздывающей. Выходной частотой каждого из однофазных инверторов управляют посредством управления статизмом так, чтобы делать выходные фазы множества однофазных инверторов одинаковыми с целью разделения поровну активных мощностей; выходной амплитудой каждого из однофазных инверторов управляют посредством управления статизмом так, чтобы делать амплитуды выходных напряжений множества однофазных инверторов идентичными с целью разделения поровну реактивных мощностей; и соответствия по статизму, относящиеся к управлению статизмом, имеют вид:
Figure 00000008
 (5)
в этих формулах
Figure 00000009
представляет выходную частоту,
Figure 00000010
 представляет исходную частоту,
Figure 00000011
 представляет коэффициент статизма активной мощности,
Figure 00000012
 представляет амплитуду выходного напряжения, и
Figure 00000013
 представляет амплитуду исходного напряжения, и
Figure 00000014
 представляет коэффициент статизма реактивной мощности. Применяют управление статизмом без параллельных соединительных проводов, синхронизацию фаз и равное разделение активных мощностей реализуют посредством статизма по частоте, и равное разделение реактивных мощностей реализуют посредством статизма по амплитуде, благодаря чему реализуют перераспределение тока среди множества однофазных инверторов и фазы однофазных инверторов, соединенных с сетью, поддерживают одинаковыми.
В предпочтительной реализации вышеупомянутого способа параллельного управления для однофазных инверторов на этапе S6 коэффициенты статизма в управлении статизмом корректируют в процессе, в котором множество однофазных инверторов запускают параллельно, и откорректированные соответствия по статизму имеют вид:
Figure 00000040
 (6)
в этих формулах
Figure 00000041
 представляет коэффициент частотной коррекции и
Figure 00000042
 представляет коэффициент амплитудной коррекции, при этом
Figure 00000041
 и
Figure 00000042
 имеют одинаковое значение и их специально вычисляют с использованием способа, показанного ниже:
Figure 00000059
 (7)
в этой формуле Uref представляет целевое значение напряжения и U представляет текущее значение напряжения.
Множество однофазных инверторов получают питание одновременно и запускаются вместе. Более того, однофазные инверторы имеют идентичную конструкцию и в основном идентичны в отношении задержки главной цепи, так чтобы не быть синхронизированными по фазе во время пуска, но непосредственно соединенными с сетью во время плавного пуска. Во время плавного пуска выходные напряжения являются очень низкими, вследствие чего как выходные активные мощности, так и реактивные мощности являются очень низкими, эффект статизма является относительно слабым, перераспределение тока однофазных инверторов является плохим, и в таком случае легко возникают выходные колебания, приводя к нарушению параллельной системы. В настоящей заявке применяют оптимизированное управление статизмом при синхронном пуске, посредством чего может быть реализована совместимость рабочих условий плавного пуска и нормальной работы; могут быть откорректированы коэффициенты статизма, благодаря чему может быть улучшен эффект статизма; и можно быстро подавлять воздействующий ток, генерируемый во время подключения к сети, благодаря чему обеспечивается надежный пуск системы.
В предпочтительной реализации вышеупомянутого способа параллельного управления для однофазных инверторов на этапе S7 управление с обратной связью по компонентам постоянного тока на оси d и компонентам постоянного тока на оси q в координатах dq соответственно выполняют путем двухконтурного управления по напряжению и току для получения значения команды выходного напряжения в осях dq. Конкретными этапами являются следующие: вычисляют разницу между значением
Figure 00000015
 отсчетной команды контура напряжения на оси d и значением
Figure 00000043
 выхода напряжения, затем обеспечивают возможность ввода разницы в ПИ-контроллер контура напряжения на оси d, выход ПИ-контроллера контура напряжения на оси d принимают в качестве значения
Figure 00000044
 отсчетной команды контура тока на оси d, вычисляют разницу между значением
Figure 00000044
 отсчетной команды контура тока на оси d и фактическим значением
Figure 00000045
 выхода тока, и затем обеспечивают возможность ввода разницы в ПИ-контроллер контура тока на оси d; вычисляют разницу между значением
Figure 00000017
 отсчетной команды контура напряжения на оси q и значением
Figure 00000046
 выхода напряжения, затем обеспечивают возможность ввода разницы в ПИ-контроллер контура напряжения на оси q, выход ПИ-контроллера контура напряжения на оси q принимают в качестве значения
Figure 00000047
 отсчетной команды контура тока на оси q, вычисляют разницу между значением
Figure 00000047
 отсчетной команды контура тока оси q и фактическим значением
Figure 00000048
 выхода тока, и затем обеспечивают возможность ввода разницы в ПИ-контроллер контура тока на оси q; и выполняют перекрестное разъединение в отношении значения выхода контура тока на оси d и значения выхода контура тока на оси q для получения значения команды выходного напряжения в координатах dq. В связи с применением двухконтурного управления по напряжению и току внешний контур напряжения реализует устойчивость выходного напряжения переменного тока, а внутренний контур тока повышает скорость реакции системы, с одной стороны, и выполняет функцию ограничения тока, с другой стороны. Следует отметить, что на данном этапе специалисты в данной области техники определяют вышеупомянутое значение
Figure 00000015
 отсчетной команды контура напряжения на оси d согласно техническим требованиям однофазных инверторов, и значение
Figure 00000017
 отсчетной команды контура напряжения на оси q составляет 0; вышеупомянутые значение
Figure 00000043
 выхода напряжения и значение
Figure 00000046
 выхода напряжения представляют собой соответственно компонент напряжения постоянного тока на оси d и компонент напряжения постоянного тока на оси q, полученные путем преобразования на этапе S3; и вышеупомянутые фактическое значение
Figure 00000045
 выхода тока и фактическое значение
Figure 00000048
 выхода тока представляют собой соответственно компонент тока на оси d и компонент тока на оси q, полученные путем преобразования на этапе S3.
В предпочтительной реализации вышеупомянутого способа параллельного управления для однофазных инверторов на этапе S8 значение команды выходного напряжения в координатах dq преобразовывают в значение команды выходного напряжения в координатах αβ посредством обратного преобразования Парка, и значение команды выходного напряжения в координатах αβ преобразовывают в значение команды выходного напряжения в координатах abc посредством обратного преобразования Кларка, при этом формулы преобразования для обратного преобразования Парка имеют вид:
Figure 00000060
 (7)
в этих формулах
Figure 00000061
 представляет компонент значения команды выходного напряжения на оси α в координатах αβ,
Figure 00000062
 представляет компонент значения команды выходного напряжения на оси β в координатах αβ,
Figure 00000063
 представляет значение команды выходного напряжения на оси d в координатах dq и
Figure 00000064
 представляет значение команды выходного напряжения на оси q в координатах dq.
Формулы преобразования для обратного преобразования Кларка имеют вид:
Figure 00000065
 (8)
в этих формулах
Figure 00000066
 представляет компонент значения команды выходного напряжения на оси a в координатах abc,
Figure 00000067
 представляет компонент значения команды выходного напряжения на оси b в координатах abc и
Figure 00000068
 представляет компонент значения команды выходного напряжения на оси c в координатах abc.
В предпочтительной реализации вышеупомянутого способа параллельного управления для однофазных инверторов на этапе S9 импульсы SPWM управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов генерируют согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc. Конкретными этапами являются следующие: создают две синусоидальных модулирующих волны
Figure 00000049
 и
Figure 00000050
, имеющих одинаковые амплитуды и противоположные фазы, согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc, при этом две синусоидальных моделирующих волны совместно используют треугольную волну
Figure 00000051
 в качестве несущей волны; сравнивают синусоидальные моделирующие волны
Figure 00000049
 и
Figure 00000050
 соответственно с треугольной волной
Figure 00000051
 для получения двух волн
Figure 00000052
 и
Figure 00000053
 SPWM, при этом волну
Figure 00000052
 SPWM используют в качестве ведущего сигнала разрядника Q1 каждого из однофазных инверторов, обратный сигнал
Figure 00000054
, соответствующий
Figure 00000052
, используют в качестве ведущего сигнала разрядника Q2 каждого из однофазных инверторов, волну
Figure 00000053
 SPWM используют в качестве ведущего сигнала разрядника Q3 каждого из однофазных инверторов, и обратный сигнал
Figure 00000055
, соответствующий
Figure 00000053
, используют в качестве ведущего сигнала разрядника Q4 каждого из однофазных инверторов; осуществляют дискретизацию синусоидальных модулирующих волн в положении вершины или впадины несущей волны с использованием способа симметричной регулярной дискретизации; и генерируют четыре импульса SPWM управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов посредством модуля сравнения DSP для возбуждения четырех разрядников Q1, Q2, Q3 и Q4. Применяют способ униполярной частотной умножающей модуляции, так что частоты переключения четырех разрядников однофазных инверторов являются такими же, что и частота несущей, при этом частота импульса, выдаваемая однофазным инвертором, удваивается при условии, что не изменяется частота переключения устройства питания, значительно уменьшаются размеры и вес фильтра, такого как реактор и конденсатор, и снижаются затраты на однофазные инверторы.
В варианте осуществления настоящей заявки дополнительно предоставлена система параллельного управления для однофазных инверторов, содержащая:
устройство, выполненное с возможностью получения выходного напряжения и выходного тока каждого из однофазных инверторов;
устройство, выполненное с возможностью восстановления полученной переменной напряжения и полученной переменной тока, виртуализации ортогональных виртуальных величин, причем каждая имеет разность фазы 90 градусов с фазой полученной переменной напряжения или полученной переменной тока соответственно, и моделирования ортогональных компонентов параллельной системы однофазных инверторов в координатах αβ;
устройство, выполненное с возможностью преобразования ортогональных компонентов в координатах αβ в компоненты постоянного тока в координатах dq;
устройство, выполненное с возможностью вычисления мгновенной активной мощности P и мгновенной реактивной мощности Q;
устройство, выполненное с возможностью обнаружения фазы шины переменного тока и управления целевым значением выходного компонента постоянного тока на оси q в координатах dq так, чтобы оно равнялось нулю, чтобы делать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми;
устройство, выполненное с возможностью управления выходной частотой каждого из однофазных инверторов так, чтобы делать выходные фазы множества однофазных инверторов одинаковыми с целью разделения поровну активных мощностей, и управления выходной амплитудой каждого из однофазных инверторов так, чтобы делать амплитуды выходных напряжений множества однофазных инверторов идентичными с целью разделения поровну реактивных мощностей;
устройство, выполненное с возможностью соответственно выполнения управления с обратной связью по компонентам постоянного тока на оси d и компонентам постоянного тока на оси q в координатах dq для получения значения команды выходного напряжения в осях dq;
устройство, выполненное с возможностью преобразования значения команды выходного напряжения в координатах dq в значение команды выходного напряжения в координатах αβ и преобразования значения команды выходного напряжения в координатах αβ в значение команды выходного напряжения в координатах abc; и
блок управления, выполненный с возможностью модулирования и генерирования импульсов SPWM управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc.
Благодаря использованию вышеупомянутого способа параллельного управления для однофазных инверторов в настоящей заявке множеством однофазных инверторов управляют с обеспечением их параллельного соединения и одновременного запуска в работу, и после возникновения неисправности на одном из однофазных инверторов любой другой однофазный инвертор автоматически принимает на себя нагрузку однофазного инвертора, на котором возникла неисправность, так что проблема, связанная с задержкой при повторном запуске модуля с взаимным резервированием, решается, реализуется реальное бесперебойное электропитание от источника питания, достигается высокая надежность и предотвращается влияние на управление транспортным средством.
В предпочтительной реализации вышеупомянутой системы параллельного управления для однофазных инверторов полученное выходное напряжение и полученный выходной ток каждого из однофазных инверторов включают выходное напряжение и выходной ток в текущий момент, а также выходное напряжение и выходной ток в предыдущий момент. Мгновенную активную мощность и мгновенную реактивную мощность можно вычислить согласно полученным выходным напряжениям и полученным выходным токам в два момента времени, включая текущий момент времени и предыдущий момент времени, вместо общей единицы, так что влияние общей задержки в традиционном вычислении мощности на устойчивость и динамическое свойство устраняется. После внезапного изменения нагрузки мгновенную мощность можно получить в рамках только одного периода, так что сокращается задержка вычисления и свойство динамического слежения является хорошим. Более того, отсутствует необходимость в вычислении тригонометрической функции в режиме реального времени, так что объем вычислений алгоритма управления уменьшается и используется меньше ресурсов DSP.
Как питание управления, так и основное питание однофазных инверторов, представляют собой 48В постоянного тока, обеспечиваемые аккумуляторной батареей, и множество однофазных инверторов одновременно получают питание и запускаются вместе. Однофазные инверторы являются идентичными и в основном идентичными в отношении задержки главной цепи, вследствие чего существует явление, заключающееся в том, что каждый из однофазных инверторов распознает себя как инвертор, запускаемый первым во время пуска. При таком рабочем условии множество однофазных инверторов не являются синхронизированными по фазе, но непосредственно соединяются с сетью во время плавного пуска. Во время плавного пуска выходные напряжения являются очень низкими, вследствие чего как выходные активные мощности, так и реактивные мощности являются очень низкими, эффект статизма является относительно слабым, перераспределение тока однофазных инверторов является плохим, и в таком случае легко возникают выходные колебания, приводя к нарушению параллельной системы. Для усиления эффекта статизма и быстрого подавления воздействующего тока, генерируемого во время подключения к сети, в предпочтительной реализации вышеупомянутой системы параллельного управления для однофазных инверторов система дополнительно содержит устройство, выполненное с возможностью корректировки коэффициентов статизма выходной частоты и выходной амплитуды во время параллельного пуска. Коэффициенты статизма выходной частоты и выходной амплитуды корректируют во время параллельного пуска, благодаря чему эффект статизма усиливается и обеспечивается надежный пуск системы.
Со ссылкой на фиг. 6 в предпочтительной реализации системы параллельного управления для однофазных инверторов система содержит:
устройство для восстановления напряжения и тока, то есть устройство, выполненное с возможностью осуществления восстановления напряжения и тока на полученной переменной напряжения и полученной переменной тока с применением обобщенного интегратора второго порядка, при этом благодаря восстановлению напряжения и тока, реализуемого с применением обобщенного интегратора второго порядка, не только решаются такие проблемы, как задержка фильтрации и плохая способность к динамической реакции, присущие традиционному способу создания ортогональных виртуальных сигналов, но также полученные переменные могут подвергаться адаптивной фильтрации, благодаря чему улучшается способность системы к защите от помех; и созданные ортогональные векторы не только могут реализовывать управление разъединением в осях dq, но и обеспечивают основу для последующего контура фазовой синхронизации, благодаря чему устраняется влияние неблагоприятного фактора, такого как компонент постоянного тока, на точность фазовой синхронизации и эффективно подавляется воздействующий ток, генерируемый во время подключения к цепи;
устройство для преобразования Парка, то есть устройство, выполненное с возможностью преобразования ортогонального компонента в координатах αβ в компонент постоянного тока в координатах dq посредством преобразования Парка;
устройство для вычисления мощности, то есть устройство, выполненное с возможностью вычисления мгновенной активной мощности и мгновенной реактивной мощности с применением напряжений и токов в текущий момент времени и в предыдущий момент времени, при этом мгновенную активную мощность и мгновенную реактивную мощность можно вычислить с применением значений дискретизации в два смежных момента времени вместо общей единицы, так что влияние общей задержки в традиционном вычислении мощности на устойчивость и динамическое свойство устраняется; после внезапного изменения нагрузки мгновенную мощность можно получить в рамках только одного периода, так что сокращается задержка вычисления и свойство динамического слежения является хорошим; более того, отсутствует необходимость в вычислении тригонометрической функции в режиме реального времени, так что объем вычислений алгоритма управления уменьшается и используется меньше ресурсов DSP;
устройство контура фазовой синхронизации, то есть устройство, выполненное с возможностью обнаружения фазы шины переменного тока с применением контура фазовой синхронизации и управления целевым значением выходного компонента постоянного тока на оси q в координатах dq так, чтобы оно равнялось нулю, чтобы делать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми;
устройство для управления статизмом, то есть устройство, выполненное с возможностью управления выходной частотой для разделения поровну активных мощностей и управления выходной амплитудой для разделения поровну реактивных мощностей посредством управления статизмом при синхронном пуске, при этом благодаря применению управления статизмом при синхронном пуске коэффициенты статизма выходной частоты и выходной амплитуды корректируют во время параллельного пуска, так что эффект статизма усиливается и обеспечивается надежный пуск системы;
двухконтурное устройство управления по напряжению и току, то есть устройство, выполненное с возможностью осуществления управления с обратной связью путем двухконтурного управления по напряжению и току для получения значения команды выходного напряжения в осях dq;
устройство преобразования координат, то есть устройство, выполненное с возможностью преобразования значения команды выходного напряжения в координатах dq в значение команды выходного напряжения в координатах αβ посредством обратного преобразования Парка и преобразования значения команды выходного напряжения в координатах αβ в значение команды выходного напряжения в координатах abc посредством обратного преобразования Кларка; и
блок униполярной частотной умножающей модуляции, то есть блок управления, выполненный с возможностью модулирования и генерирования импульсов SPWM управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc, при этом применяется униполярная частотная умножающая модуляция, так что частоты выходных импульсов однофазных инверторов удваиваются при условии, что частота переключения устройства питания не изменяется, значительно уменьшаются размер и вес фильтра, такого как реактор и конденсатор, и снижаются затраты на однофазные инверторы.
В настоящей заявке дополнительно предоставлен инвертор, содержащий множество параллельных однофазных инверторов, при этом все однофазные инверторы имеют одинаковую конструкцию; инвертор дополнительно содержит систему параллельного управления для однофазных инверторов, и как усилительная цепь прерывателя, так и инверторная цепь каждого из однофазных инверторов соединены с блоком управления системы параллельного управления для однофазных инверторов. Множество однофазных инверторов инвертора характеризуются избыточностью взаимного резервирования. Обычно одновременно запускают в работу множество однофазных инверторов, при этом один из однофазных инверторов подает питание на нагрузку, и после возникновения неисправности на однофазном инверторе любой другой однофазный инвертор переключается контактором для дальнейшей подачи питания на нагрузку. В качестве примера, инвертор содержит два параллельных однофазных инвертора, и обычно одновременно запускают в работу два однофазных инвертора, при этом один из однофазных инверторов подает питание на нагрузку, после возникновения неисправности на однофазном инверторе другой однофазный инвертор взаимно резервируется контактором для дальнейшей подачи питания на нагрузку. Поскольку одновременно запускают в работу множество параллельных однофазных инверторов, уменьшается время сетевого взаимодействия, а надежность пуска является высокой. Во время нормальной работы множество однофазных инверторов работают одновременно, так что решается проблема, связанная с задержкой при повторном запуске существующего модуля с взаимным резервированием, реализуется бесперебойное электропитание от источника питания и предотвращается влияние на управление транспортным средством.
Вышеупомянутые варианты осуществления предназначены для пояснения настоящей заявки, а не для ограничения настоящей заявки. Любые модификации и изменения, внесенные в настоящую заявку в пределах сущности и объема правовой охраны формулы изобретения настоящей заявки, попадают в рамки объема охраны настоящей заявки.

Claims (46)

1. Способ параллельного управления для однофазных инверторов, используемый в параллельной системе однофазных инверторов, содержащей множество однофазных инверторов, для управления выходным напряжением и выходным током каждого из однофазных инверторов и разделения поровну выходных токов множества однофазных инверторов, отличающийся тем, что способ параллельного управления включает следующие конкретные этапы:
получение выходного напряжения и выходного тока каждого из однофазных инверторов в текущий момент времени и в предыдущий момент времени;
восстановление полученной переменной напряжения и полученной переменной тока, виртуализация ортогональных виртуальных величин, причем каждая имеет разность фазы 90 градусов с фазой полученной переменной напряжения или полученной переменной тока соответственно, и моделирование ортогональных компонентов параллельной системы однофазных инверторов в координатах αβ;
преобразование ортогональных компонентов в координатах αβ в компоненты постоянного тока в координатах dq;
вычисление мгновенной активной мощности P и мгновенной реактивной мощности Q, при этом формулы вычисления мгновенной активной мощности P и мгновенной реактивной мощности Q имеют вид:
Figure 00000069
 (4)
в этих формулах
Figure 00000070
 представляет значение дискретизации выходного напряжения в текущий момент,
Figure 00000071
 представляет значение дискретизации выходного тока в текущий момент,
Figure 00000072
 представляет значение дискретизации выходного напряжения в предыдущий момент,
Figure 00000073
 представляет значение дискретизации выходного тока в предыдущий момент и
Figure 00000074
, при этом
Figure 00000075
 представляет отношение периода частоты сети к периоду дискретизации;
обнаружение фазы шины переменного тока и управление целевым значением выходного компонента постоянного тока на оси q в координатах dq так, чтобы оно равнялось нулю, чтобы делать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми;
управление выходной частотой каждого из однофазных инверторов посредством управления статизмом так, чтобы делать выходные фазы множества однофазных инверторов одинаковыми с целью разделения поровну активных мощностей, и управление выходной амплитудой каждого из однофазных инверторов посредством управления статизмом так, чтобы делать амплитуды выходных напряжений множества однофазных инверторов идентичными с целью разделения поровну реактивных мощностей; и соответствия статизма управления статизмом имеют вид:
Figure 00000076
 (5)
в этих формулах
Figure 00000077
представляет выходную частоту,
Figure 00000078
 представляет исходную частоту,
Figure 00000079
 представляет коэффициент статизма активной мощности,
Figure 00000080
 представляет амплитуду выходного напряжения,
Figure 00000081
 представляет амплитуду исходного напряжения и
Figure 00000082
 представляет коэффициент статизма реактивной мощности;
установление значения
Figure 00000083
 отсчетной команды контура напряжения на оси d как амплитуды
Figure 00000084
 выходного напряжения и значения
Figure 00000085
 отсчетной команды контура напряжения на оси q как 0; соответственно выполнение управления с обратной связью по компонентам постоянного тока на оси d и компонентам постоянного тока на оси q в координатах dq для получения значения команды выходного напряжения в осях dq;
вычисление фазы
Figure 00000086
 согласно выходной частоте
Figure 00000087
 каждого из однофазных инверторов; преобразование значения команды выходного напряжения в координатах dq в значение команды выходного напряжения в координатах αβ и преобразование значения команды выходного напряжения в координатах αβ в значение команды выходного напряжения в координатах abc; и
модулирование и генерирование импульсов SPWM управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc.
2. Способ параллельного управления для однофазных инверторов по п. 1, отличающийся тем, что полученную переменную напряжения и полученную переменную тока восстанавливают с применением обобщенного интегратора второго порядка, причем обобщенный интегратор второго порядка имеет вход vin и два выхода vo и qvo соответственно, при этом выход vo имеет ту же фазу и амплитуду, что и вход vin, а выход qvo имеет ту же амплитуду, что и вход vin, и имеет запаздывание 90 градусов относительно входа vin по фазе, и передаточные функции между двумя выходами и входом имеют вид:
Figure 00000088
 (1)
в этих формулах
Figure 00000089
 представляет коэффициент ослабления и
Figure 00000090
 представляет резонансную угловую частоту;
после дискретизации передаточной функции в области s получают следующие разностные уравнения:
Figure 00000091
(2)
в этих формулах
Figure 00000092
 представляет период дискретизации системы,
Figure 00000093
 представляет вход обобщенного интегратора второго порядка в текущий период,
Figure 00000094
 представляет вход обобщенного интегратора второго порядка в предыдущий период,
Figure 00000095
 представляет вход обобщенного интегратора второго порядка в период, предшествующий предыдущему периоду,
Figure 00000096
 представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в текущий период,
Figure 00000097
представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в предыдущий период,
Figure 00000098
представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в период, предшествующий предыдущему периоду,
Figure 00000099
представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в текущий период и имеет запаздывание 90 градусов относительно
Figure 00000100
 по фазе,
Figure 00000101
 представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в предыдущий период и
Figure 00000102
 представляет выход обобщенного интегратора второго порядка в период, предшествующий предыдущему периоду;
выход
Figure 00000100
 обобщенного интегратора второго порядка в текущий период и выход
Figure 00000099
обобщенного интегратора второго порядка в текущий период представляют собой дискретизированные ортогональные компоненты, окончательно выдаваемые обобщенным интегратором второго порядка.
3. Способ параллельного управления для однофазных инверторов по п. 2, отличающийся тем, что ортогональные компоненты в координатах αβ преобразуют в компоненты постоянного тока в координатах dq посредством преобразования Парка, при этом формулы преобразования имеют вид:
Figure 00000103
 (3)
в этих формулах
Figure 00000104
 представляет компонент напряжения постоянного тока на оси d в координатах dq и
Figure 00000105
 представляет компонент напряжения постоянного тока на оси q в координатах dq; а
Figure 00000106
 представляет ортогональный компонент напряжения на оси α в координатах αβ и
Figure 00000107
 представляет ортогональный компонент напряжения на оси β в координатах αβ.
4. Способ параллельного управления для однофазных инверторов по п. 3, отличающийся тем, что фазу шины переменного тока обнаруживают посредством контура фазовой синхронизации и целевым значением выходного компонента постоянного тока на оси q в координатах dq управляют так, чтобы оно равнялось нулю, с помощью ПИ-контроллера, чтобы делать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми; конкретными этапами являются: получение напряжения шины переменного тока и создание ортогонального компонента, имеющего запаздывание 90 градусов относительно напряжения шины в координатах αβ, с использованием обобщенного интегратора второго порядка; преобразование ортогонального компонента в координатах αβ в компоненты постоянного тока в координатах dq посредством преобразования Парка и вычисление компонента
Figure 00000104
 напряжения постоянного тока на оси d и компонента
Figure 00000105
 напряжения постоянного тока на оси q в координатах dq; и, когда компонент
Figure 00000105
 напряжения постоянного тока на оси q, выдаваемый одним из однофазных инверторов, равен нулю, выходная фаза однофазного инвертора идентична фазе шины, и управление с помощью ПИ-контроллера целевым значением выходного компонента
Figure 00000105
 напряжения постоянного тока на оси q так, чтобы оно равнялось нулю, для осуществления регулирования с обратной связью так, чтобы делать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми.
5. Способ параллельного управления для однофазных инверторов по п. 1, отличающийся тем, что коэффициенты статизма при управлении статизмом корректируют в процессе, в котором множество однофазных инверторов запускают параллельно, и откорректированные соответствия статизма имеют вид:
Figure 00000108
 (6)
в этих формулах
Figure 00000109
 представляет коэффициент частотной коррекции и
Figure 00000110
 представляет коэффициент амплитудной коррекции.
6. Способ параллельного управления для однофазных инверторов по п. 1, отличающийся тем, что управление с обратной связью по компонентам постоянного тока на оси d и компонентам постоянного тока на оси q в координатах dq соответственно выполняют путем двухконтурного управления по напряжению и току для получения значения команды выходного напряжения в осях dq; конкретными этапами являются: вычисление разности между значением
Figure 00000083
 отсчетной команды контура напряжения на оси d и значением
Figure 00000111
 выхода напряжения, затем обеспечение ввода разности в ПИ-контроллер контура напряжения на оси d, взятие выхода ПИ-контроллера контура напряжения на оси d в качестве значения
Figure 00000112
 отсчетной команды контура тока на оси d, вычисление разности между значением
Figure 00000112
 отсчетной команды контура тока на оси d и фактическим значением
Figure 00000113
 выхода тока и затем обеспечение ввода разности в ПИ-контроллер контура тока на оси d; вычисление разности между значением
Figure 00000085
 отсчетной команды контура напряжения на оси q и значением
Figure 00000114
 выхода напряжения, затем обеспечение ввода разности в ПИ-контроллер контура напряжения на оси q, взятие выхода ПИ-контроллера контура напряжения на оси q в качестве значения
Figure 00000115
 отсчетной команды контура тока на оси q, вычисление разности между значением
Figure 00000115
 отсчетной команды контура тока на оси q и фактическим значением
Figure 00000116
 выхода тока и затем обеспечение ввода разности в ПИ-контроллер контура тока на оси q; и выполнение перекрестного разъединения в отношении значения выхода контура тока на оси d и значения выхода контура тока на оси q для получения значения команды выходного напряжения в осях dq.
7. Способ параллельного управления для однофазных инверторов по п. 1, отличающийся тем, что значение команды выходного напряжения в координатах dq преобразуют в значение команды выходного напряжения в координатах αβ посредством обратного преобразования Парка и значение команды выходного напряжения в координатах αβ преобразуют в значение команды выходного напряжения в координатах abc посредством обратного преобразования Кларка.
8. Способ параллельного управления для однофазных инверторов по п. 7, отличающийся тем, что импульсы SPWM управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов генерируют согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc; конкретными этапами являются: создание двух синусоидальных модулирующих волн
Figure 00000117
 и
Figure 00000118
, имеющих одинаковые амплитуды и противоположные фазы, согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc, при этом две синусоидальные модулирующие волны совместно используют треугольную волну
Figure 00000119
 в качестве несущей волны; соответственно сравнение синусоидальных модулирующих волн
Figure 00000117
 и
Figure 00000118
 с треугольной волной
Figure 00000119
 для получения двух волн
Figure 00000120
 и
Figure 00000121
 SPWM, при этом волну
Figure 00000120
 SPWM используют в качестве ведущего сигнала разрядника Q1 каждого из однофазных инверторов, обратный сигнал
Figure 00000122
, соответствующий
Figure 00000120
, используют в качестве ведущего сигнала разрядника Q2 каждого из однофазных инверторов, волну
Figure 00000121
 SPWM используют в качестве ведущего сигнала разрядника Q3 каждого из однофазных инверторов и обратный сигнал
Figure 00000123
, соответствующий
Figure 00000121
, используют в качестве ведущего сигнала разрядника Q4 каждого из однофазных инверторов; дискретизация синусоидальных модулирующих волн в положении вершины или впадины несущей волны; и генерирование четырех импульсов SPWM управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов посредством модуля сравнения процессора цифровой обработки сигналов.
9. Система параллельного управления для однофазных инверторов, отличающаяся тем, что содержит:
устройство, выполненное с возможностью получения выходного напряжения и выходного тока каждого из однофазных инверторов;
устройство, выполненное с возможностью восстановления полученной переменной напряжения и полученной переменной тока, виртуализации ортогональных виртуальных величин, причем каждая имеет разность фазы 90 градусов с фазой полученной переменной напряжения или полученной переменной тока соответственно, и моделирования ортогональных компонентов параллельной системы однофазных инверторов в координатах αβ;
устройство, выполненное с возможностью преобразования ортогональных компонентов в координатах αβ в компоненты постоянного тока в координатах dq;
устройство, выполненное с возможностью вычисления мгновенной активной мощности P и мгновенной реактивной мощности Q согласно формулам вычисления мгновенной активной мощности P и мгновенной реактивной мощности Q; при этом формулы вычисления мгновенной активной мощности P и мгновенной реактивной мощности Q имеют вид:
Figure 00000069
 (4)
в этих формулах
Figure 00000070
 представляет значение дискретизации выходного напряжения в текущий момент,
Figure 00000071
 представляет значение дискретизации выходного тока в текущий момент,
Figure 00000072
 представляет значение дискретизации выходного напряжения в предыдущий момент,
Figure 00000073
 представляет значение дискретизации выходного тока в предыдущий момент и
Figure 00000074
, при этом
Figure 00000075
 представляет отношение периода частоты сети к периоду дискретизации;
устройство, выполненное с возможностью обнаружения фазы шины переменного тока и управления целевым значением выходного компонента постоянного тока на оси q в координатах dq так, чтобы оно равнялось нулю, чтобы делать фазы множества однофазных инверторов, осуществляющих параллельный вывод, одинаковыми;
устройство, выполненное с возможностью управления выходной частотой каждого из однофазных инверторов посредством управления статизмом так, чтобы делать выходные фазы множества однофазных инверторов одинаковыми с целью разделения поровну активных мощностей, и управления выходной амплитудой каждого из однофазных инверторов посредством управления статизмом так, чтобы делать амплитуды выходных напряжений множества однофазных инверторов идентичными с целью разделения поровну реактивных мощностей;
устройство, выполненное с возможностью установления значения
Figure 00000083
 отсчетной команды контура напряжения на оси d как амплитуды V выходного напряжения и значения
Figure 00000085
 отсчетной команды контура напряжения на оси q как 0 и соответственно выполнения управления с обратной связью по компонентам постоянного тока на оси d и компонентам постоянного тока на оси q в координатах dq для получения значения команды выходного напряжения в осях dq;
устройство, выполненное с возможностью вычисления фазы согласно выходной частоте каждого из однофазных инверторов, преобразования значения команды выходного напряжения в координатах dq в значение команды выходного напряжения в координатах αβ и преобразования значения команды выходного напряжения в координатах αβ в значение команды выходного напряжения в координатах abc; и
блок управления, выполненный с возможностью модулирования и генерирования импульсов SPWM управляющего сигнала для регулирования выходного напряжения каждого из однофазных инверторов согласно значению команды выходного напряжения в координатах abc.
10. Система параллельного управления для однофазных инверторов по п. 9, отличающаяся тем, что полученное выходное напряжение и полученный выходной ток каждого из однофазных инверторов содержат выходное напряжение и выходной ток в текущий момент времени, а также выходное напряжение и выходной ток в предыдущий момент времени.
11. Система параллельного управления для однофазных инверторов по п. 9, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство, выполненное с возможностью корректировки коэффициентов статизма выходной частоты и выходной амплитуды во время параллельного пуска.
12. Инвертор, содержащий множество параллельных однофазных инверторов, отличающийся тем, что все однофазные инверторы имеют одинаковую конструкцию, инвертор дополнительно содержит систему параллельного управления для однофазных инверторов и как усилительная цепь прерывателя, так и инверторная цепь каждого из однофазных инверторов соединены с блоком управления системы параллельного управления для однофазных инверторов.
RU2021103843A 2019-03-20 2019-08-19 Способ и система параллельного управления для однофазных инверторов и инвертор RU2756177C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910211533.7 2019-03-20
CN201910211533.7A CN109921671B (zh) 2019-03-20 2019-03-20 单相逆变器并联控制方法、控制系统及逆变器
PCT/CN2019/101272 WO2020186688A1 (zh) 2019-03-20 2019-08-19 单相逆变器并联控制方法、控制系统及逆变器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2756177C1 true RU2756177C1 (ru) 2021-09-28

Family

ID=66965764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021103843A RU2756177C1 (ru) 2019-03-20 2019-08-19 Способ и система параллельного управления для однофазных инверторов и инвертор

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11101741B2 (ru)
EP (1) EP3813245B1 (ru)
JP (1) JP7007522B2 (ru)
CN (1) CN109921671B (ru)
RU (1) RU2756177C1 (ru)
WO (1) WO2020186688A1 (ru)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109921671B (zh) * 2019-03-20 2020-09-04 中车青岛四方车辆研究所有限公司 单相逆变器并联控制方法、控制系统及逆变器
CN111884248B (zh) * 2019-11-12 2021-10-15 株洲中车时代电气股份有限公司 一种电压控制方法及系统
CN111030500B (zh) * 2020-01-02 2021-07-20 阳光电源股份有限公司 一种逆变器的控制方法、装置及逆变器
CN112583044B (zh) * 2020-11-10 2023-05-23 西安理工大学 一种三电平并网变换器的自适应电流分岔控制方法
EP4030611B1 (en) * 2020-11-17 2022-12-21 Jiangsu Contemporary Amperex Technology Limited Control method and device for grid-connected inverter
CN113224993B (zh) * 2021-05-25 2022-12-20 中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿 矿用电动轮重启方法和系统
CN113346787B (zh) * 2021-07-02 2022-11-29 太原理工大学 基于pqz理论的并联双向功率变换器环流抑制方法
CN113691155B (zh) * 2021-07-09 2023-04-28 重庆雅讯科技有限公司 基于pi和重复控制的单相逆变器控制方法、系统及逆变器
CN113612402A (zh) * 2021-08-09 2021-11-05 山特电子（深圳）有限公司 一种三相逆变控制系统和控制方法
CN114268116B (zh) * 2021-10-18 2023-09-15 国网浙江省电力有限公司丽水供电公司 一种考虑通信时延的主从交流微电网的状态空间建模方法
CN113991673B (zh) * 2021-11-02 2023-09-08 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种多端口共高频电能路由器控制方法和系统
KR102611542B1 (ko) * 2021-11-03 2023-12-06 목포대학교산학협력단 슬랙 제어를 이용한 인버터형 분산 발전기
CN114142463B (zh) * 2021-11-26 2023-07-25 国网浙江省电力有限公司 基于m3c的两端柔性低频输电系统两相运行控制方法
CN114301098B (zh) * 2022-01-04 2024-03-15 中车青岛四方车辆研究所有限公司 一种具备谐波环流抑制的辅助逆变器并联控制方法及系统
CN114362485A (zh) * 2022-01-13 2022-04-15 深圳市英威腾电气股份有限公司 一种pwm变流控制装置pwm变流系统
CN114928104A (zh) * 2022-06-01 2022-08-19 上海海事大学 单相逆变器并联控制装置和控制方法
CN116223900B (zh) * 2022-12-30 2024-01-09 广州视骁科技有限公司 确定交流电路功率的方法、装置、电子设备和存储介质
CN116466287B (zh) * 2023-06-20 2023-09-22 贵州海纳储能技术有限公司 一种在线逆变器并联系统自动校准方法
CN116961018B (zh) * 2023-09-18 2023-12-12 锦浪科技股份有限公司 一种反激型微型逆变器系统及其工作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2304839C2 (ru) * 2005-06-27 2007-08-20 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") Способ управления однофазным инвертором напряжения и однофазный инвертор напряжения, управляемый по этому способу
EP1852964B1 (en) * 2005-02-25 2012-01-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power conversion apparatus
CN106026744A (zh) * 2016-05-18 2016-10-12 江苏大学 一种基于虚拟复阻抗的单相逆变器并联控制方法
CN107069819A (zh) * 2017-04-28 2017-08-18 广西大学 一种单相并网变流器的控制方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT406625B (de) * 1998-11-12 2000-07-25 Fronius Schweissmasch Spannungsumschaltvorrichtung
KR101344024B1 (ko) * 2009-06-18 2013-12-24 한국전자통신연구원 직교 섭동 신호를 사용하는 최대 전력 추종기 및 그것의 최대 전력 추종 제어 방법
CN101980436B (zh) * 2010-10-27 2012-08-22 南京航空航天大学 一种光伏并网逆变器装置及提高其转换效率的控制方法
US8842454B2 (en) * 2010-11-29 2014-09-23 Solarbridge Technologies, Inc. Inverter array with localized inverter control
CN103283135A (zh) * 2010-12-27 2013-09-04 株式会社日立制作所 电力转换装置
CN102437589B (zh) * 2011-12-19 2013-07-17 湖南大学 一种单相太阳能发电多逆变器并联功率均分控制方法
KR101267513B1 (ko) * 2012-01-11 2013-05-24 주식회사 이온 무선통신을 이용한 ups 병렬 운전 제어 방법
US9673732B2 (en) * 2012-01-24 2017-06-06 Infineon Technologies Austria Ag Power converter circuit
JP5827924B2 (ja) * 2012-05-30 2015-12-02 株式会社日立製作所 電圧型電力変換装置の制御装置及び制御方法
WO2015105081A1 (ja) * 2014-01-09 2015-07-16 住友電気工業株式会社 電力変換装置及び三相交流電源装置
CN204578425U (zh) * 2015-05-05 2015-08-19 无锡联动太阳能科技有限公司 新型的太阳能发电系统
US10263430B2 (en) * 2015-08-14 2019-04-16 Solarcity Corporation Multi-phase inverter power control systems in an energy generation system
CN105490571A (zh) * 2015-12-14 2016-04-13 天津理工大学 一种基于电流下垂控制的单相并联逆变器控制方法
CN105529950B (zh) * 2016-02-17 2018-02-06 广东工业大学 一种基于二阶广义积分器的单相并网逆变器控制方法
EP3242382A1 (en) * 2016-05-04 2017-11-08 ABB Schweiz AG Ac-to-dc converter system
CN106655276B (zh) * 2016-11-03 2020-02-25 燕山大学 一种适用于三相电网电压的锁相方法
JP6925123B2 (ja) * 2016-12-22 2021-08-25 株式会社日立製作所 自然エネルギー発電システム、無効電力コントローラまたは自然エネルギー発電システムの制御方法
CN107104606A (zh) * 2017-06-07 2017-08-29 中车大连电力牵引研发中心有限公司 机车辅助逆变器及控制方法
CN108964504B (zh) * 2018-07-27 2019-12-31 中车青岛四方车辆研究所有限公司 一种变流器并联系统的控制系统及控制方法
CN109921671B (zh) * 2019-03-20 2020-09-04 中车青岛四方车辆研究所有限公司 单相逆变器并联控制方法、控制系统及逆变器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1852964B1 (en) * 2005-02-25 2012-01-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power conversion apparatus
RU2304839C2 (ru) * 2005-06-27 2007-08-20 Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") Способ управления однофазным инвертором напряжения и однофазный инвертор напряжения, управляемый по этому способу
CN106026744A (zh) * 2016-05-18 2016-10-12 江苏大学 一种基于虚拟复阻抗的单相逆变器并联控制方法
CN107069819A (zh) * 2017-04-28 2017-08-18 广西大学 一种单相并网变流器的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021528038A (ja) 2021-10-14
US20210143752A1 (en) 2021-05-13
US11101741B2 (en) 2021-08-24
CN109921671B (zh) 2020-09-04
JP7007522B2 (ja) 2022-01-24
WO2020186688A1 (zh) 2020-09-24
CN109921671A (zh) 2019-06-21
EP3813245A1 (en) 2021-04-28
EP3813245B1 (en) 2022-05-04
EP3813245A4 (en) 2021-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2756177C1 (ru) Способ и система параллельного управления для однофазных инверторов и инвертор
CN102545260B (zh) 一种微电网并网与孤网自动无缝切换的控制方法
Rezaei et al. A robust control strategy for a grid-connected multi-bus microgrid under unbalanced load conditions
JP5184153B2 (ja) 単相電圧型交直変換装置及び単相電圧型交直変換回路の制御方法
CN110112753B (zh) 一种星形连接级联statcom相间直流电压均衡控制方法
JP2575500B2 (ja) ３相変換装置
JP4945499B2 (ja) 単相電圧型交直変換装置
CN103095165A (zh) 无输出隔离变压器的三相逆变器并联控制方法
CN105515023A (zh) 一种新型级联statcom变流单元容错方法
Sędłak et al. Operation of four-leg three-level flying capacitor grid-connected converter for RES
Machado et al. Fault-tolerant Utility Interface power converter for low-voltage microgrids
CN113472223B (zh) 一种电网不平衡下Vienna整流器的控制方法
CN111934575B (zh) 一种列车辅助变流器输出电压平衡控制方法及介质
JP5616411B2 (ja) 単相電圧型交直変換装置
Biel et al. Control strategy for parallel-connected three-phase inverters
CN111211704A (zh) 不同辅助逆变器并联的控制方法及系统、辅助电源系统
JP2008131741A (ja) 電力変換装置
JP5616412B2 (ja) 単相電圧型交直変換装置
CN105245115B (zh) 防止有功回灌的高压变频器容错调制方法
Kolli et al. Operating Mode Analysis and Controller Design for Medium Voltage Asynchronous Microgrid Power Conditioning System
JP2005020925A (ja) 単独運転検出方法およびその電源装置
EP3836331B1 (en) Power conversion device
WO2022185614A1 (ja) インバータ、並列インバータシステム、及び、インバータの制御方法
Manohar et al. Performance of grid connected dg inverter system by using intelligent controllers
Di Donna et al. Single-phase synchronous active front-end for high power applications