CN100414807C - 一种并联模块化逆变电源均流控制方法及*** - Google Patents

一种并联模块化逆变电源均流控制方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种并联模块化逆变电源均流控制方法及***，该控制方法包括步骤：至少两个逆变器模块的电流输出值之间相互比较，取输出值的最大值作为均流信号通过均流总线输入到其他各个逆变器模块中，以控制其他各个逆变器模块的交流电压输出值；控制***检测各个逆变器模块中DC/DC部分的电压控制电路的输出信号，经过CPU电路的处理后，通过级联控制总线反馈控制信号到各个逆变器模块DC/AC部分中，以控制各个逆变器模块的输出。对应的***包括：至少两个并联连接负载的逆变器模块；一个控制***，控制正弦脉宽调制信号发生器通过级联控制总线把正弦脉宽调制信号输出给逆变器模块，以调节逆变器模块的输出。简化了***的接线，提高了***稳定性。

Description

一种并联模块化逆变电源均流控制方法及***
[技术领域]
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及并联模块化逆变电源***各模块之间的电流均衡控制方法及***。
[背景技术]
随着电力电子技术的发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，采用多个电源模块并联供电，不但可以提供所需电流，而且还可以形成N+X冗余结构，提高了***的稳定性。但是，在电源模块并联运行时，由于各个模块参数的分散性，使其输出的电流不可能完全一样，导致有些模块负荷过重，有些模块负荷过轻，这将使***的稳定性降低。使各并联电源模块的输出电流平均分配，是提高并联电源***稳定性的一个必须解决的问题。
现有的并联模块化逆变电源均流控制方法主要有两种：主从电源法和自动均流法。
图1为主从电源法的电路原理图，主从电源法是将并联的多个电源模块中的一个作为主模块，其他模块跟随主模块工作。具体工作过程是：主模块的工作电流与输出反馈信号进行比较，将差值信号反馈回各电源模块(包括主模块和从模块)的控制电路，从而调节各模块的输出电流大小。设模块1为主模块，其输出电流的采样电压为V1，其他模块输出电流的采样电压为Vn。当某一模块输出电流偏大时，相应的Vn增大，与V1比较，得到的Ven减小，反馈给该模块的控制电路中，减小其输出电流，从而实现均流。其存在的缺点是：各个模块间需要有通信联系，连线比较复杂；一旦主模块出现故障，则整个电源***将崩溃，不能用于冗余结构中。
图2为自动均流法的电路原理图，自动均流法也叫单线法，其工作原理是，将各电源模块都通过一个电流传感器及一个采样电阻接到一条均流母线上。当输出达到均流时，输出电流I1为零。反之，则电阻R上由于有电流I1流过，在其两端产生一个电压Uab，这个电压经过放大器A输出电压Uc，它与基准电压Ur比较后的ΔU，反馈回电源模块的控制部分，从而调节输出电流，最终实现均流。其存在的缺点是：必须采用均流母线，如果有一个模块与均流总线短路，则***就无法均流，而且单个模块限流也可能引起***不稳定。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种并联模块化逆变电源均流控制方法和***，克服了主从电流法中必须要有一个主模块，一旦主模块出现故障，则整个电源***将崩溃，也克服了自动均流法中需要一条均流母线，一旦采样电阻损坏，***就无法正常工作。
本发明是通过下面的技术方案来实现的：
一种并联模块化逆变电源均流控制方法，用于相互并联的至少两个逆变器模块组成的逆变电源，其特征在于包括以下步骤：至少两个逆变器模块的电流输出值的检测信号之间相互比较，取输出值中的最大值作为均流信号通过均流总线输入到其他各个逆变器模块中，以控制其他各个逆变器模块的交流电压输出值；控制***将来自各个逆变器模块中的电压、电流、频率和故障信号，经过控制***中CPU电路的处理后，通过级联控制总线反馈控制信号到各个逆变器模块DC/AC电路中，以控制各个逆变器模块的输出。
输入到某一逆变器模块的均流信号与该逆变器模块的输出值进行比较，其差值经过放大后输入所述的电压控制电路中，由电压控制电路控制该逆变器模块的交流电压输出值。
所述电压控制电路的输出信号包括电压、电流、频率和故障信号。
控制***所反馈的控制信号为所述CPU电路控制正弦脉宽调制信号发生器所产生的正弦脉宽调制信号。
一种并联模块化逆变电源均流控制***，包括：通过均流总线相互并联的至少两个逆变器模块；一个控制***，包括CPU电路和正弦脉宽调制信号SPWM发生器，所述控制***检测所述逆变器模块的工作状态信号，经过CPU电路的处理后，控制正弦脉宽调制信号SPWM发生器通过级联控制总线把正弦脉宽调制信号SPWM输出给逆变器模块，以调节逆变器模块的输出。
所述的逆变器模块包括DC/DC变换电路、DC/AC逆变电路、PWM调制电路及电压控制电路，所述DC/DC变换电路所输出的信号输入DC/AC逆变电路，DC/DC变换电路的输出端通过第一反馈回路把信号反馈到所述的电压控制电路中，DC/AC逆变电路的输出端通过第二反馈回路与电压设定电路的串联支路把信号反馈到所述的电压控制电路中，所述电压控制电路通过PWM调制电路调节所述DC/DC变换电路的输出。
所述的电压设定电路包括第一二极管和运算放大器，所述第二运算电路与所述第一二极管的阳极及运算放大器的同向输入端相连，第一二极管的阴极连接到所述均流总线及运算放大器的反向输入端，运算放大器的输出端连接所述的电压控制电路。
所述的逆变器模块还包括一个给电压控制电路供电的辅助电源，所述电压控制电路控制辅助电源给PWM调制电路输入一个PWM基准电压。
所述的第二反馈回路为第二电流回馈电路与第二运算电路的串联支路。
所述的正弦脉宽调制信号输入到逆变器模块中的DC/AC逆变电路中。
由于采用了上述的技术方案，逆变器模块内部设置有检测自身负载输出电流的检测电路，简化了***的接线；各逆变器模块是通过调整直流电压来达到均流的目的，在电路的设计和实施上更简单可靠；***中刚投入工作的模块通过接收控制***反馈的控制信号，使各逆变器模块的均流在短时间内完成，提高了***稳定性。
[附图说明]
图1是现有技术中主从电源法的电路原理图。
图2是现有技术中自动均流法的电路原理图。
图3是本发明的***框图。
图4是逆变器模块的内部框图。
[具体实施方式]
如图3所示，一种并联模块化逆变电源均流控制***，包括：
至少两个并联连接负载的逆变器模块，各个逆变器模块通过均流总线相互连接；所述的逆变器模块包括DC/DC变换电路、DC/AC逆变电路、PWM调制电路及电压控制电路，所述DC/DC变换电路所输出的信号输入DC/AC逆变电路，DC/AC逆变电路的输出端接负载；DC/DC变换电路的输出端通过第一反馈回路把信号反馈到所述的电压控制电路中，所述的第一反馈回路是电压回馈电路或者是第一电流回馈电路与第一运算电路的串联支路。DC/AC逆变电路的输出端通过第二反馈回路与电压设定电路的串联支路把信号反馈到所述的电压控制电路中，所述的第二反馈回路为第二电流回馈电路与第二运算电路的串联支路。所述电压控制电路通过PWM调制电路调节所述DC/DC变换电路的输出。所输入的均流信号值在电压设定电路中与第二反馈回路的反馈值进行比较，如果反馈值大于所输入的均流信号值，则该逆变器模块保持原来的工作状态，并且该反馈值覆盖掉原来的均流信号值，而成为整个并联模块化逆变电源均流控制***当前的均流信号值，通过均流总线输入到其他的逆变器模块中；如果反馈值小于所输入的均流信号值，则它们之间的差值经过放大后输入到所述的电压控制电路中，电压控制电路相应地控制PWM调制电路来调节所述DC/DC变换电路的输出，最后使得DC/AC逆变电路输出的反馈值与均流信号值相等，从而使整个***中各个逆变器模块输出电压的幅值一致。
一个控制***，包括CPU电路和正弦脉宽调制SPWM信号发生器，所述控制***检测所述电压控制电路输出的电压幅值和电压频率，经过CPU电路的处理，控制所述正弦脉宽调制SPWM信号发生器通过级联控制总线反馈正弦脉宽调制SPWM信号给逆变器模块中的DC/AC逆变电路，以调节DC/AC逆变的输出电压相位，使整个***中各个逆变器模块输出电压的相位一致。
所述的逆变器模块还包括一个给电压控制电路供电的辅助电源，所述电压控制电路控制辅助电源给PWM调制电路输入一个PWM基准电压。
如图4所示，所述的电压设定电路包括第一二极管D1和运算放大器A1，所述第二运算电路与所述第一二极管D1的阳极及运算放大器A1的同向输入端相连，第一二极管D1的阴极连接到所述均流总线及运算放大器A1的反向输入端，运算放大器A1的输出端连接所述的电压控制电路。Vc为均流总线上的均流信号，Vi为DC/AC逆变电路输出的反馈，当Vi大于Vc时，第一二极管D1导通，Vi同时输入到运算放大器A1的反向输入端和同向输入端，则电压设定电路输入到电压控制电路的反馈值为零，则该逆变器模块的输出保持原来的状态，同时Vi把Vc覆盖，作为整个***各个逆变器模块的均流信号；当Vi小于Vc时，第一二极管D1不导通，则Vc作为运算放大器A1反向输入端的输入，Vc与Vi的差值经过运算放大器A1放大后输入到电压控制电路中，电压控制电路相应地控制PWM调制电路来调节所述DC/DC变换电路的输出，最后使得DC/AC逆变电路输出的反馈值与均流信号值相等，从而使整个***中各个逆变器模块输出电压的幅值一致。

Claims (10)

1. 一种并联模块化逆变电源均流控制方法，用于相互并联的至少两个逆变器模块组成的逆变电源，其特征在于包括以下步骤：
a、至少两个逆变器模块的电流输出值之间相互比较，取输出值中的最大值作为均流信号通过均流总线输入到其他各个逆变器模块中，以控制其他各个逆变器模块的交流电压输出值；
b、控制***将来自各个逆变器模块中的电压、电流、频率和故障信号，经过控制***中CPU电路的处理后，通过级联控制总线反馈控制信号到各个逆变器模块DC/AC电路中，以控制各个逆变器模块的输出。
2. 根据权利要求1所述的一种并联模块化逆变电源均流控制方法，其特征在于：输入到某一逆变器模块的均流信号与该逆变器模块的逆变电流输出值的检测信号进行比较，其较大值经过放大后输入逆变器模块的电压控制电路中，由电压控制电路控制该逆变器模块的交流电压输出值。
3. 根据权利要求1所述的一种并联模块化逆变电源均流控制方法，其特征在于：所述逆变器模块的电压控制电路的输出信号包括电压、电流、频率和故障信号。
4. 根据权利要求1所述的一种并联模块化逆变电源均流控制方法，其特征在于：控制***所反馈的控制信号为所述CPU电路控制正弦脉宽调制信号SPWM发生器所产生的正弦脉宽调制信号SPWM。
5. 一种并联模块化逆变电源均流控制***，包括：
通过均流总线相互并联的至少两个逆变器模块；
一个控制***，包括CPU电路和正弦脉宽调制信号SPWM发生器，所述控制***检测所述逆变器模块的工作状态信号，经过CPU电路的处理后，控制正弦脉宽调制信号SPWM发生器通过级联控制总线把正弦脉宽调制信号SPWM输出给逆变器模块，以调节逆变器模块的输出。
6. 根据权利要求5所述的一种并联模块化逆变电源均流控制***，其特征在于：所述的逆变器模块包括DC/DC变换电路、DC/AC逆变电路、PWM调制电路及电压控制电路，所述DC/DC变换电路所输出的信号输入DC/AC逆变电路，DC/DC变换电路的输出端通过第一反馈回路把信号反馈到所述的电压控制电路中，DC/AC逆变电路的输出端通过第二反馈回路与电压设定电路的串联支路把信号反馈到所述的电压控制电路中，所述电压控制电路通过PWM调制电路调节所述DC/DC变换电路的输出。
7. 根据权利要求6所述的一种并联模块化逆变电源均流控制***，其特征在于：所述的电压设定电路包括第一二极管(D1)和运算放大器(A1)，所述第二反馈回路包括第二电流回馈电路与第二运算电路；所述第二运算电路与所述第一二极管(D1)的阳极及运算放大器(A1)的同向输入端相连，第一二极管(D1)的阴极连接到所述均流总线及运算放大器(A1)的反向输入端，运算放大器(A1)的输出端连接所述的电压控制电路。
8. 根据权利要求6所述的一种并联模块化逆变电源均流控制***，其特征在于：所述的逆变器模块还包括一个给电压控制电路供电的辅助电源，所述电压控制电路控制辅助电源给PWM调制电路输入一个PWM基准电压。
9. 根据权利要求6所述的一种并联模块化逆变电源均流控制***，其特征在于：所述的第二反馈回路为第二电流回馈电路与第二运算电路的串联支路。
10. 根据权利要求6所述的一种并联模块化逆变电源均流控制***，其特征在于：所述的正弦脉宽调制信号SPWM输入到逆变器模块中的DC/AC逆变电路中。
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