CN102655379A - 一种抑制逆变器并联运行***中环流的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制逆变器并联运行***中环流的装置，包括滤波电容和耦合电感，本发明的优点是：整个电路无直流环流通路，从根本上解决了直流环流抑制的问题；可实现负载均流；可以减小电抗器的体积；控制实现简单。
Description
技术领域
本发明涉及大容量逆变器装置，特别设计一种抑制逆变器并联运行***中环流的装置，该装置能够自动均流、抑制环流，实现多个逆变器并联运行，扩大逆变器容量。
背景技术
逆变器并联运行是提高逆变电源供电***的可靠性和扩大供电容量的重要技术手段。当前大容量逆变器的发展趋势是利用新型全控高频开关器件的优势，减小***的体积，降低噪声、提高***的动态响应速度；同时利用并联技术，提高逆变器的通用性和灵活性，逆变器可以设计为统一的规格，而仅仅针对不同用户的要求，采用一个或者多个逆变器并联。这样就降低了不同容量逆变器特别是大容量逆变器的设计成本和重复投资，使***设计、安装和组合更加方便，可靠性得到进一步的提高。然而，逆变器并联运行必须保证各逆变器的输出电压幅值、频率、相位、波形和相序一致，这些参数的较小差别都会在各模块间产生较大的环流，使逆变器各模块不能均分负载。在并联逆变器各模块输出端串联环流抑制电感是解决这个问题的一种重要方法，但是普通电感在抑制环流的同时，电感上的压降降低了并联***的稳态电压精度。耦合电感利用电感之间的耦合作用不但可以更好的抑制环流，还可以消除电感对并联***稳态电压精度的影响，均分负载电流。同时利用滤波电容，阻断直流环流通路，从根本上抑制了直流环流。该装置具有电路结构简单易实现的优点。
图1 使用环流抑制电感3、4抑制环流，电容5滤波，电路中存在环流通路，需要使用环流抑制电感，电感上的压降降低了并联***的稳态电压精度。
图2使用耦合电感代替3、4代替图1中的环流抑制电感，这样做减小了环流抑制电感的体积，同时能够均分并联***中两个支路上的负载电流，还可以消除电感对并联***稳态电压精度的影响。
图3将图2中的电容5改造成图3中的5和6，这样做的有益效果就是在滤波的同时，利用电容通交流隔直流的特性阻断了并联***中的直流环流。
图4利用了图3中有益效果并将耦合电感进行两级串联，可以实现4个逆变器并联，并能够抑制并联运行***中的环流。
发明内容
1、技术问题：本发明要解决的技术问题是抑制逆变器并联时模块之间的环流和均分各模块的负载电流，实现多个逆变器并联。
2、技术方案：为了解决上述的技术问题，本发明的逆变器包括直流侧的电容，还包括并联的全桥电路，上桥臂的阳极与电源电路的输出端连接，上桥臂的阴极与下桥臂的阳极连接，并通过滤波电容与耦合电感连接，耦合电感的另一端连接一个并联的相同的桥臂，这两个桥臂分别连接在耦合电感的异名端。
本发明采用抑制逆变器并联运行***中环流的装置包含滤波电容和耦合电感，其输入侧接并联的逆变器，其着眼点是抑制并联***中的环流和均分负载电流。其基本思想是将滤波电容放置在并联端，利用电容通交流隔直流的特点从根本上抑制直流环流；同时将传统的环流抑制电感改造成耦合电感，利用耦合电感实现滤波、抑制环流，并利用其电磁特性实现均流，保证每条支路上的负载电流相等。
3、有益效果：本发明的优点是：（1）电容抑制了并联***的环流，不再需要环流抑制控制环节，简化了控制算法；（2）耦合电感可以自动实现负载电流均分；（3）利用耦合电感可以减小电感体积，消除电感对并联***稳态电压精度的影响。
具体实施方式
本实施例的抑制逆变器并联运行***中环流的装置包括滤波电容与耦合电感，逆变器并联运行***中的全桥电路，上桥臂的阳极与直流侧的输出端连接，上桥臂的阴极与下桥臂的阳极连接，并通过滤波电容与耦合电感连接，耦合电感的另一端连接一个并联的相同的桥臂，这两个桥臂分别连接在耦合电感的异名端。
下面具体介绍两个逆变器并联方案结构及其原理
抑制逆变器并联运行***中环流的装置采用了一种具有变压器结构的耦合电感。每条支路的电感线圈匝数相等，绕在公共的铁心上，相当于变比为1的变压器的原副边。电流 
、
从两个逆变器经过两条支路的电感线圈从非同名端流出，在铁心中产生方向相反的磁通，如图3中a和b所示。耦合电感通过电磁耦合能够自动均分负载电流，有利于延长逆变器使用寿命。
当逆变器各模块正常运行并且完全同步时，耦合电感呈现很小的变压器漏阻抗，不会给回路带来额外的阻抗。通过耦合电感之间的电磁反应，实现多条支路的自动均流，从而实现多个逆变器自动并联，每个逆变器的容量只有***需求容量的二分之一。
当单台逆变故障等原因造成只有一个逆变器工作时，相当于变压器开路运行，变压器呈现励磁电抗，比漏电抗高2~3个数量级，能有效限制发生器的电流。
当两台逆变器动作不一致时，两个模块输出的电压幅值和相位不相同时，各模块之间会产生环流，串联的耦合电感和电容能够有效抑制环流。其中电容能够完全阻止直流环流的通路。
当两台逆变器动作不一致时，两个模块输出的电压幅值和相位不相同时，各模块之间会产生环流。设两台逆变器的等效输出阻抗分别为
，
，设
、
分别为各模块输出电流，
为总的补偿电流，其参考方向如图3所示，定义
、
为并联模块中的环流，则有：
根据基尔霍夫电流定律：
。则
，其中
、
分别并联滤波电容的输出电压，汇流条上的电压为
。由此可见耦合电感能够有效的抑制环流。同时电容能够完全阻止直流环流的通路。
具体实施方式
图3中，采用“口”字形铁心上绕两个匝数相等的左耦合电感线圈3、右耦合电感线圈4，为一个类似单相变压器的结构；补偿电流从线圈的非同名端流入，使得左支路电流、右支路电流
在铁心中产生的磁通a、b方向相反。
逆变器1、逆变器2可以采用两个独立控制的逆变器或者是使用同一个控制器的两个逆变器。
图4中采用3个如图3中含有的两条支路的耦合电感。三个耦合电感构成两级串联结构使回路电流分成四条支路。
第一级为如图3中含有的“口”字形铁心的两条支路耦合电感，把***电流分为两条支路；第二级在上述每一条支路中采用如图3中的并联型逆变器。每一级耦合电感的作用与前述两个逆变器并联时耦合电感的作用完全相同，起到了自动均流或限流的作用，实现四个逆变器并联运行。
Claims (4)
1.一种抑制逆变器并联运行***中环流的装置，由滤波电容和电感线圈构成，其特征在于：所述电感线圈绕在公共铁心上构成耦合电感线圈，每一条支路的电感线圈匝数相等，滤波电容串接在电感线圈和逆变器之间，各条支路的电感线圈与其他支路的电感线圈在铁心的各磁路中产生的磁通两两相反；所述逆变器并联运行***是分离的2台或4台逆变器并联或者是使用同一控制器的2个或4个逆变器并联。
2.如权利要求1所述的一种抑制逆变器并联运行***中环流的装置，其特征在于：其由2条支路并联组成，每条支路的电感线圈绕在公共的“口”字形铁心上，相当于变比为“1”的变压器的原副边，2个逆变器连接在电感线圈的非同名端。
3.如权利要求1所述的一种抑制逆变器并联运行***中环流的装置，其特征在于：其由两级串联构成，第一级由2条支路并联组成，每条支路的电感线圈绕在公共的“口”字形铁心上，相当于变比为1的变压器的原副边，由两个电感线圈的非同名端分为两条支路进入第二级；第二级每条支路由2条子支路并联组成，共4条自支路，每条子支路的电感线圈绕在公共的“口”字形铁心上，相当于变比为1的变压器的原副边，每条支路的两个子支路的非同名端分别连接一个逆变器，实现4个逆变器并联。
4.如权利要求1所述的一种抑制逆变器并联运行***中环流的装置，其特征在于：所述滤波电容串接在逆变器和电感线圈之间，用于抑制直流环流。
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