電力系統(tǒng)保護與控制基于分布式控制的不同容量逆變器并聯(lián)技術(shù)研究李依，王明渝，梁慧慧，王少楊（重慶大學輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點，輸入電壓源經(jīng)過逆變橋逆變和濾波器濾波后輸出工頻交流電，然后各模塊并聯(lián)為負載供電。為便于分析，這里忽略了LCL濾波器中電感和電容的等效電阻。

　　逆變側(cè)電流/到負載電流的傳遞函數(shù)為廣并聯(lián)系統(tǒng)的主電路拓撲單逆變器的控制框圖如所示，電流內(nèi)環(huán)反饋逆變側(cè)電感電流，圖中Gm（5）為電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器，kp為逆變器PWM控制益，為電流反饋系數(shù)，Gv（5）為電壓調(diào)節(jié)器，kv為電壓反饋系數(shù)，Zl為負載。

　　逆變器輸出信號M，到逆變側(cè)電感電流，的傳遞函數(shù)為電流內(nèi)環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為電流內(nèi)環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)為信號到負載電流的傳遞函數(shù)為G電壓外環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為由于PI控制在跟蹤正弦信號時會產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差，PR控制器在某一固定頻率處的益無窮大，可電流內(nèi)環(huán)采用比例控制。利用Matlab軟件畫出電流內(nèi)環(huán)的伯德圖如所示。電流內(nèi)環(huán)的截止頻率為1.4kHz相位裕度為92.1°，內(nèi)環(huán)穩(wěn)定。

　　以實現(xiàn)正弦信號的無靜差跟蹤，理想的PR控制器在實際系統(tǒng)中難以實現(xiàn)，通常采用改進的準PR控制。所以電壓外環(huán)采用串聯(lián)的PI和準PR調(diào)節(jié)器。即6（5）=6（5）‘（5）。

　　其中PI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為1準PR調(diào)節(jié)器的參數(shù)按照介紹的方式設(shè)計，其傳遞函數(shù)為電壓外環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)的伯德圖如所示。

　　電壓外環(huán)的截止頻率為516Hz，相位裕度為61°，夕卜環(huán)穩(wěn)定。

　　2并聯(lián)系統(tǒng)控制方式2.1并聯(lián)系統(tǒng)控制器的設(shè)計系統(tǒng)要實現(xiàn)冗余控制，則各模塊間的相互影響要盡可能的少。由所示的并聯(lián)系統(tǒng)的控制框圖可見，系統(tǒng)模塊間僅有一個電壓信號總線作為信息互通線，相對于傳統(tǒng)的分布式控制，本方案減少了均流信號總線。

　　相對于單逆變器，并聯(lián)系統(tǒng)添加了一個電流外環(huán)反饋控制，即負載總電流通過一個功率分配單元，輸出各模塊供電電流的值，該值與該模塊的輸出電流4n（這里及后文中的指第個逆變模塊）之間的誤差經(jīng)電流外環(huán)調(diào)節(jié)器G（5）調(diào)節(jié)后與經(jīng)Gv（5）調(diào)解后的電壓外環(huán)的誤差相加，再經(jīng)過一個串聯(lián)調(diào)節(jié)器GOT（5）調(diào)解后作為電流內(nèi)環(huán)的值。

　　與電壓外環(huán)類似，為了提高電流外環(huán)的動態(tài)響應(yīng)速度、減小其穩(wěn)態(tài)誤差，電流外環(huán)同樣采用PI和準PR調(diào)節(jié)器串聯(lián)控制。電流外環(huán)和電壓外環(huán)不同的開環(huán)益可通過設(shè)置不同的PI調(diào)節(jié)器參數(shù)來實現(xiàn)，而為了減少控制器的個數(shù)，兩環(huán)的準PR控制器的參數(shù)設(shè)為一致，將單臺逆變器電壓外環(huán)調(diào)節(jié)器分解為兩部分，一部分為PI調(diào)節(jié)器，作為并聯(lián)系統(tǒng)電壓外環(huán)Gvn（5）的調(diào)節(jié)器；另一部分的準PR調(diào)節(jié)器作為兩個外環(huán)的共同調(diào)節(jié)器Gm（5）調(diào)解系統(tǒng)。即統(tǒng)作等效變換，對系統(tǒng)并不造成影響。

　　將電壓置零，由并聯(lián)控制框圖可得第個模塊的電流外環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為一電流外環(huán)采用PI調(diào)解器調(diào)解，其傳遞函數(shù)為G畫出其伯德圖如所示?？芍娏魍猸h(huán)的截止頻率為550Hz，相位裕度為76.4°，電流外環(huán)穩(wěn)定。

　　2.2功率分配單元功率分配單元的主要任務(wù)是根據(jù)負載電流的大小，確定系統(tǒng)需要的并聯(lián)模塊數(shù)并發(fā)送各模塊的投切信號幻和電流給定信號/必、43s，如所示。由于各模塊的電流給定信號為負載電流乘以一個比例系數(shù)，所以其輸出電流相位完全一致；另外各模塊共用一個電壓信號，所以其輸出的電壓信號也完全同幅同相；各模塊的參數(shù)設(shè)置完全一致，即信號在傳輸過程中的相位差和幅值差也相等；即可實現(xiàn)在不外加環(huán)流控制器的情況下消除了系統(tǒng)環(huán)流。

　　3仿真驗證系統(tǒng)仿真環(huán)境基于MatlabSimulink，系統(tǒng)中三個并聯(lián)模塊的參數(shù)設(shè)置完全相同，為i1=6mH，i2=1.5mH，C=10pF，先=0.2，Av=0.1，開關(guān)頻率設(shè)定為/s=10kHz.并設(shè)定系統(tǒng)的輸出電壓為220V正弦交流電，模塊1的額定電流為20A，模塊2的額定電流為15A，模塊3的額定電流為10A.所示的系統(tǒng)仿真設(shè)定為線性負載分別在0.15s、0.25s時跳變大，負載電流在各階段的穩(wěn)定電流依次為13.5A、27A、41.5A，0.15s前，模塊1單獨為負載供電，承擔全部負載電流13.5A；0.15s后模塊2投入工作，此時模塊1和模塊2按容量比例分別分擔15.43A和11.57A的負載電流；0.25s后模塊3投入工作，此時三個模塊按容量比例分別分擔18.44A、13.83A和9.23A的負載電流。由于流過電感的電流不會突變，且負載電流檢測采用有效值方式，存在延時，所以負載跳變后需并入的模塊存在延時。（a）為系統(tǒng)的輸出電壓、負載電流和系統(tǒng)總環(huán)流（這里的總環(huán)流定義為負載總電流減去個模塊輸出電流的總和）波形圖，（b）為系統(tǒng)各模塊的輸出電流波形。表示負載電流按41.5A、27A、13.5A依次減小的系統(tǒng)響應(yīng)圖，模塊3、模塊2在負載跳變后依次退出運行，同樣系統(tǒng)存在延時。

　　0所示為系統(tǒng)帶非線性負載且負載突時的輸出響應(yīng)，0.15s前系統(tǒng)只有模塊1工作，0.15s100時負載突，模塊2開始工作，0.25s后模塊3開始工作。由圖可見，系統(tǒng)帶非線性負載的輸出電壓雖有畸變（HD=7.8%），但不至于影響系統(tǒng)的運行。

　　由此可見，該方案實現(xiàn)了系統(tǒng)根據(jù)負載的變化自動選擇并聯(lián)模塊數(shù)，即實現(xiàn)了系統(tǒng)的冗余控制；各模塊也嚴格按照自身容量分擔負載電流，實現(xiàn)了負載電流的精確分配；系統(tǒng)總環(huán)流小到可以忽略不計，實現(xiàn)了環(huán)流抑制。在負載跳變的過程中，系統(tǒng)的輸出電壓有一個短時間的小波動，不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。且系統(tǒng)能滿足線性負載與非線性負載的運行，具有普遍適用性。

　　4結(jié)論本文針對不同容量電壓源逆變器并聯(lián)時所存在的冗余性不好、負載電流分配效果不理想以及系統(tǒng)環(huán)流抑制難度較大等問題，提出了一種新的并聯(lián)控制方案，解決了上述問題，并對系統(tǒng)進行仿真，仿真結(jié)果驗證了方案的正確性。