电力系统保护与控制基于分布式控制的不同容量逆变器并联技术研究李依，王明渝，梁慧慧，王少杨（重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点，输入电压源经过逆变桥逆变和滤波器滤波后输出工频交流电，然后各模块并联为负载供电。为便于分析，这里忽略了LCL滤波器中电感和电容的等效电阻。

　　逆变侧电流/到负载电流的传递函数为广并联系统的主电路拓扑单逆变器的控制框图如所示，电流内环反馈逆变侧电感电流，图中Gm（5）为电流内环调节器，kp为逆变器PWM控制益，为电流反馈系数，Gv（5）为电压调节器，kv为电压反馈系数，Zl为负载。

　　逆变器输出信号M，到逆变侧电感电流，的传递函数为电流内环的开环传递函数为电流内环闭环传递函数为信号到负载电流的传递函数为G电压外环的开环传递函数为由于PI控制在跟踪正弦信号时会产生稳态误差，PR控制器在某一固定频率处的益无穷大，可电流内环采用比例控制。利用Matlab软件画出电流内环的伯德图如所示。电流内环的截止频率为1.4kHz相位裕度为92.1°，内环稳定。

　　以实现正弦信号的无静差跟踪，理想的PR控制器在实际系统中难以实现，通常采用改进的准PR控制。所以电压外环采用串联的PI和准PR调节器。即6（5）=6（5）‘（5）。

　　其中PI调节器的传递函数为1准PR调节器的参数按照介绍的方式设计，其传递函数为电压外环的开环传递函数的伯德图如所示。

　　电压外环的截止频率为516Hz，相位裕度为61°，夕卜环稳定。

　　2并联系统控制方式2.1并联系统控制器的设计系统要实现冗余控制，则各模块间的相互影响要尽可能的少。由所示的并联系统的控制框图可见，系统模块间仅有一个电压信号总线作为信息互通线，相对于传统的分布式控制，本方案减少了均流信号总线。

　　相对于单逆变器，并联系统添加了一个电流外环反馈控制，即负载总电流通过一个功率分配单元，输出各模块供电电流的值，该值与该模块的输出电流4n（这里及后文中的指第个逆变模块）之间的误差经电流外环调节器G（5）调节后与经Gv（5）调解后的电压外环的误差相加，再经过一个串联调节器GOT（5）调解后作为电流内环的值。

　　与电压外环类似，为了提高电流外环的动态响应速度、减小其稳态误差，电流外环同样采用PI和准PR调节器串联控制。电流外环和电压外环不同的开环益可通过设置不同的PI调节器参数来实现，而为了减少控制器的个数，两环的准PR控制器的参数设为一致，将单台逆变器电压外环调节器分解为两部分，一部分为PI调节器，作为并联系统电压外环Gvn（5）的调节器；另一部分的准PR调节器作为两个外环的共同调节器Gm（5）调解系统。即统作等效变换，对系统并不造成影响。

　　将电压置零，由并联控制框图可得第个模块的电流外环的开环传递函数为一电流外环采用PI调解器调解，其传递函数为G画出其伯德图如所示。可知电流外环的截止频率为550Hz，相位裕度为76.4°，电流外环稳定。

　　2.2功率分配单元功率分配单元的主要任务是根据负载电流的大小，确定系统需要的并联模块数并发送各模块的投切信号幻和电流给定信号/必、43s，如所示。由于各模块的电流给定信号为负载电流乘以一个比例系数，所以其输出电流相位完全一致；另外各模块共用一个电压信号，所以其输出的电压信号也完全同幅同相；各模块的参数设置完全一致，即信号在传输过程中的相位差和幅值差也相等；即可实现在不外加环流控制器的情况下消除了系统环流。

　　3仿真验证系统仿真环境基于MatlabSimulink，系统中三个并联模块的参数设置完全相同，为i1=6mH，i2=1.5mH，C=10pF，先=0.2，Av=0.1，开关频率设定为/s=10kHz.并设定系统的输出电压为220V正弦交流电，模块1的额定电流为20A，模块2的额定电流为15A，模块3的额定电流为10A.所示的系统仿真设定为线性负载分别在0.15s、0.25s时跳变大，负载电流在各阶段的稳定电流依次为13.5A、27A、41.5A，0.15s前，模块1单独为负载供电，承担全部负载电流13.5A；0.15s后模块2投入工作，此时模块1和模块2按容量比例分别分担15.43A和11.57A的负载电流；0.25s后模块3投入工作，此时三个模块按容量比例分别分担18.44A、13.83A和9.23A的负载电流。由于流过电感的电流不会突变，且负载电流检测采用有效值方式，存在延时，所以负载跳变后需并入的模块存在延时。（a）为系统的输出电压、负载电流和系统总环流（这里的总环流定义为负载总电流减去个模块输出电流的总和）波形图，（b）为系统各模块的输出电流波形。表示负载电流按41.5A、27A、13.5A依次减小的系统响应图，模块3、模块2在负载跳变后依次退出运行，同样系统存在延时。

　　0所示为系统带非线性负载且负载突时的输出响应，0.15s前系统只有模块1工作，0.15s100时负载突，模块2开始工作，0.25s后模块3开始工作。由图可见，系统带非线性负载的输出电压虽有畸变（HD=7.8%），但不至于影响系统的运行。

　　由此可见，该方案实现了系统根据负载的变化自动选择并联模块数，即实现了系统的冗余控制；各模块也严格按照自身容量分担负载电流，实现了负载电流的精确分配；系统总环流小到可以忽略不计，实现了环流抑制。在负载跳变的过程中，系统的输出电压有一个短时间的小波动，不影响系统的稳定性。且系统能满足线性负载与非线性负载的运行，具有普遍适用性。

　　4结论本文针对不同容量电压源逆变器并联时所存在的冗余性不好、负载电流分配效果不理想以及系统环流抑制难度较大等问题，提出了一种新的并联控制方案，解决了上述问题，并对系统进行仿真，仿真结果验证了方案的正确性。