KEY WORDS: Inverter Parallel Operation Master-Slaver Small-Signal Model

摘要: 本文从简单、实用的角度出发，采用共电压外环的主从并联方案，实现了两台1 k VA 逆变器的并联，并用小信号模型分析了单台逆变器的建模和设计方法，最后给出了相关试验波形和结论。

关键词：逆变器并联 主从方式 小信号模型

1        引言

随着现代通信技术、计算机网络技术和先进制造技术的发展，计算机和现代通信设备对电源的要求越来越高。并联技术因其可靠性高、系统扩容方便、易于标准化和模块化等优点而成为近年来研究的热点。逆变器的并联技术主要有集中式控制方案、主从式控制方案、平均电流瞬时值控制方案、有功无功控制方案、下垂特性调节方案等。这些方案各有优缺点。本文从简单、实用原则出发，采用主从并联方案实现了两台1 k VA 逆变器的并联。第二节简单的描述了主从并联系统的结构；第三节用小信号模型详细的对单台逆变器建模，并分析各参数对系统的影响；第四节给出了相关实验波形和分析；最后做了简单的总结。

2        主从逆变器并联模型
图1是两台基于主从方式的逆变器并联方案系统框图。
      
  主从式并联方案工作原理如下：主模块采用输出电压外环、电感电流内环双环控制，以保证输出电压的正弦度、提高系统的动态特性、减小静态误差。主模块的电压参考信号Vref与输出电压相减，经PI调节后，作为电感电流的基准，此基准信号通过并联线同时作为从机模块的电感电流基准。由于主机和从机共用一个电感电流基准。他们之间的耦合关系使得系统能够达到自动均流的效果，而不需要额外的均流控制器。基于共电压外环的主从并联方案具有如下优点：

Ø         不需额外均流控制电路，可以自动实现系统的均流功能

Ø         不需要额外的锁相环电路

Ø         设计简单，相对可靠

同时，由图1可以看出，在不考虑输出功率连接线阻抗的情况下，逆变器主从模块的设计与一般单台逆变器的设计方法相同。下一节采用小信号模型分析和设计单台逆变器参数。

3        单台逆变器小信号模型和参数设计

单台逆变器的模型见图2。其中V_dc是母线电压；L_f、C_f是逆变器的滤波电感和滤波电容；R是输出负载；R_f是滤波电感的等效电阻；M是占空比，是一非线性函数。由于滤波电容的等效电阻非常小，对系统的影响不大，一般不予考虑。
        

上述模型是非线性的，在SPWM工作方式下，如果载波频率fs远远大于基波频率f，则可以通过平均值模型进行线性化。然后在静态工作点附近做扰动，得到逆变器的小信号方程如下：
   

就逆变器的控制方法而言，主要有单电压环瞬时值调节；电感电流内环、电压外环瞬时值调节；电容电流内环、电压外环瞬时值调节三种方案，考虑到并联时，为了减小环流，应尽可能的让逆变器呈电流源性质，因此采用电感电流内环、电压外环瞬时值调节方案。其框图见图3。
      

电感电流内环空载、满载下的Bode图如图4。