第 24 期 华 明 等 : 一 种 变 频 器 并 联 运 行 的 分 布 式 控 制 方 法 49 并 联 的 控 制 方 法 各 并 联 模 块 间 仅 通 过 几 根 低 频 信 号 线 进 行 信 息 交 换, 从 而 实 现 并 联 控 制 1 并 联 系 统 结 构 图 1 所 示 为

第 30 卷 第 24 期 中 国 电 机 工 程 学 报 Vol.30 No.24 Aug.25, 2010 48 2010 年 8 月 25 日 Proceedigs of the CSEE 2010 Chi.Soc.for Elec.Eg. 文 章 编 号 :1000-3673(2010 24-0048-06 中 图 分 类 号 :TM 464 文 献 标 识 码 :A 学 科 代 码 :470 40 一 种 变 频 器 并 联 运 行 的 分 布 式 控 制 方 法 华 明, 胡 海 兵, 邢 岩, 何 中 一 ( 航 空 电 源 航 空 科 技 重 点 实 验 室 ( 南 京 航 空 航 天 大 学, 江 苏 省 南 京 市 210016 Distributed Cotrol for AC-motor-drive-iverters i Parallel Operatio HA Mig, H Hai-big, XING Ya, HE Zhog-yi (Aero-Power Sciece-Techology Ceter(Najig iversity of Aeroautics ad Astroautics, Najig 210016, Jiagsu Provice, Chia ABSTRACT: A distributed parallel cotrol of PWM iverters for AC motor drives was proposed. The cotrol for siusoidal referece sychroizatio with variable frequecy ad the cotrol for load curret sharig are decoupled by a local feedback. At first, the phase agle of the siusoidal referece of each iverter was represeted as a square sigal ad shared amog the iverters, ad the phase agle metioed is pre-sychroized beyod the curret sharig regulatio. The the curret sharig was regulated by itroducig the circulatig curret ito the adjustmet of the siusoidal refereces. A prototype was built with two digital cotrolled iverters i parallel to feed a asychroous motor. Simulatio ad experimetal results uder 20~50 Hz operatio were give to verify the proposed cotrol. KEY WORDS: iverters; motor drives; parallel operatio; sychroizatio cotrol; curret sharig regulatio 摘 要 : 提 出 一 种 变 频 器 并 联 控 制 方 法 通 过 局 部 反 馈, 将 变 频 器 的 并 联 控 制 解 耦 为 变 频 正 弦 基 准 信 号 的 同 步 控 制 及 均 流 控 制 首 先 将 单 台 变 频 器 的 角 速 度 积 分 得 到 的 相 位 信 息 用 方 波 表 示, 并 在 变 频 器 模 块 之 间 交 流, 用 于 变 频 器 的 同 步 控 制, 控 制 各 台 变 频 器 先 保 持 同 频 同 相 ; 然 后 采 样 环 流 信 号, 将 其 注 入 到 正 弦 基 准 中 进 行 均 流 调 节, 实 现 各 台 变 频 器 的 输 出 电 流 均 分 搭 建 一 套 并 联 系 统 样 机, 由 两 台 全 数 字 控 制 变 频 器 并 联 驱 动 一 台 异 步 电 机 20~50 Hz 工 作 频 率 下 的 仿 真 和 实 验 结 果 验 证 了 所 提 出 的 控 制 算 法 的 可 行 性 关 键 词 : 变 频 器 ; 电 机 驱 动 ; 并 联 运 行 ; 同 步 控 制 ; 均 流 基 金 项 目 : 教 育 部 高 校 博 士 点 专 项 科 研 基 金 项 目 (200802871040; 电 力 系 统 及 发 电 设 备 控 制 和 仿 真 国 家 重 点 实 验 室 基 金 (SKD09KM09 Specialized Research Fud for the Doctoral Program of Higher Educatio (200802871040; Supported by State Key ab. of Power System (SKD09KM09. 0 引 言 鉴 于 变 频 器 在 节 能 及 抑 制 电 流 冲 击 方 面 的 显 著 效 果, 变 频 器 驱 动 异 步 电 机 被 广 泛 应 用 于 运 输 采 矿 工 业 风 机 水 泵 等 工 业 领 域 及 航 空 航 天 系 统 中, 所 使 用 的 变 频 器 的 功 率 等 级 很 多 为 MW 级 从 器 件 应 力 系 统 稳 定 性 和 成 本 等 方 面 来 考 虑, 研 究 用 中 等 功 率 变 频 单 元 并 联 实 现 大 功 率 输 出 以 构 成 大 功 率 变 频 器 具 有 重 要 的 应 用 价 值 冗 余 并 联 运 行 方 式 被 公 认 为 是 获 得 高 可 靠 性 和 大 容 量 功 率 变 换 的 最 佳 解 决 方 案 之 一 [1], 目 前, 在 恒 压 恒 频 逆 变 器 中 已 提 出 许 多 并 联 控 制 的 方 法, 且 模 块 化 逆 变 器 也 已 经 实 现 [2-10], 但 是 在 变 频 器 并 联 控 制 方 法 上 研 究 较 少 在 并 联 系 统 中, 环 流 包 含 了 直 流 成 分 基 波 频 率 成 分 及 载 波 频 率 成 分, 因 此, 对 环 流 的 抑 制 是 通 过 对 电 流 的 控 制 实 现 对 环 流 的 直 流 成 分 及 基 波 频 率 成 分 进 行 抑 制, 而 环 流 的 载 波 频 率 成 分 则 需 要 通 过 均 流 电 感 进 行 抑 制 [11] 文 献 [11-12] 中 提 出 采 用 输 出 电 流 的 误 差 来 控 制 电 压 脉 冲 进 而 控 制 环 流 文 献 [13] 提 出, 针 对 电 流 控 制 型 脉 宽 调 制 变 频 器 并 联 控 制, 通 过 适 当 地 选 取 19 个 不 同 的 电 压 矢 量 和 64 个 不 同 的 开 关 模 态, 可 以 在 任 何 时 刻 将 谐 波 电 流 平 均 值 环 流 平 均 值 及 零 序 电 流 的 平 均 值 控 制 为 0 文 献 [14] 中 提 出, 将 唯 一 的 一 组 驱 动 信 号 通 过 光 纤 传 输, 驱 动 两 台 变 频 器, 从 而 实 现 并 联 运 行 文 献 [12-13,15] 所 提 出 的 并 联 控 制 方 法 均 是 针 对 驱 动 脉 冲 级 进 行 控 制, 算 法 复 杂 [16] 文 献 [14] 中 是 用 一 个 集 中 式 的 DSP 单 元 控 制 两 台 变 频 器 以 上 方 法 容 易 引 入 噪 声 干 扰 且 不 符 合 电 力 电 子 系 统 模 块 化 发 展 趋 势 本 文 提 出 了 一 种 由 DSP 实 现 的 适 合 于 变 频 器

第 24 期 华 明 等 : 一 种 变 频 器 并 联 运 行 的 分 布 式 控 制 方 法 49 并 联 的 控 制 方 法 各 并 联 模 块 间 仅 通 过 几 根 低 频 信 号 线 进 行 信 息 交 换, 从 而 实 现 并 联 控 制 1 并 联 系 统 结 构 图 1 所 示 为 多 台 变 频 器 并 联 运 行 的 系 统 结 构 图, 其 中 同 步 总 线 和 均 流 总 线 是 两 组 通 信 线 每 台 变 频 器 前 级 加 入 了 变 压 器, 是 因 为 在 大 功 率 等 级 下, 前 级 加 入 变 压 器 可 以 在 网 侧 获 得 比 较 高 的 功 率 因 数, 因 此, 各 台 变 频 器 的 直 流 输 入 端 是 相 互 隔 离 的 为 了 实 现 并 联 运 行, 外 加 了 均 流 电 感 各 台 Fig. 1 变 频 变 压 器 器 整 流 器 1 逆 变 器 同 步 总 线 均 流 总 线 交 流 母 线 变 频 变 压 器 器 整 流 器 2 逆 变 器 变 频 变 压 器 器 整 流 器 逆 变 器 电 机 负 载 M 图 1 变 频 器 并 联 运 行 系 统 System structure with driver iverters i parallel 变 频 器 1 f r 斜 坡 函 数 发 生 器 同 步 信 号 生 成 变 频 器 2 ~ 线 与 ~ 斜 坡 函 数 f r 发 生 器 同 步 信 号 生 成 线 与 DSP1 DSP2 /f 模 式 生 成 同 步 控 制 同 步 控 制 相 角 计 算 /f 模 式 生 成 相 角 计 算 r θ 1 r θ 2 DC1 正 弦 基 准 信 号 生 成 DC2 正 弦 基 准 信 号 生 成 驱 动 电 路 1ref 驱 动 电 路 2ref 变 频 器 的 交 流 输 出 端 通 过 均 流 电 感 并 接 在 一 起 系 统 中 的 通 用 变 频 器 采 用 /f 控 制 图 2 所 示 为 两 台 变 频 器 并 联 运 行 系 统 及 本 文 提 出 的 控 制 方 法 其 中, f r 为 两 台 变 频 器 的 给 定 频 率 基 准 ;θ 1 θ 2 为 两 台 变 频 器 的 相 角, 由 频 率 通 过 相 角 计 算 单 元 后 得 到 由 于 两 变 频 器 之 间 的 差 异, 相 位 并 不 会 自 然 的 同 步 频 率 基 准 通 过 /f 模 式 生 成 单 元 后, 可 以 得 到 两 台 变 频 器 的 正 弦 基 准 的 幅 值 信 息 r 通 过 同 步 控 制, 可 以 控 制 两 台 变 频 器 相 位 同 步 同 步 的 相 位 信 号 与 幅 值 信 号 r 相 组 合 即 可 得 到 同 步 的 三 相 正 弦 基 准 信 号 1ref 和 2ref 然 后, 通 过 均 流 调 节 实 现 两 模 块 之 间 的 电 流 均 分 将 采 样 计 算 后 得 到 的 三 相 环 流 信 号 注 入 到 三 相 正 弦 基 准 信 号 中, 对 正 弦 基 准 信 号 进 行 校 正, 可 以 减 小 两 模 块 的 输 出 误 差 例 如, 在 a 相 调 制 波 中 减 去 a 相 环 流 信 号 利 用 校 正 过 的 调 制 波, 通 过 正 弦 脉 宽 调 制 (sie pulse width modulatio,spwm 方 法 驱 动 逆 变 桥, 变 频 器 的 并 联 控 制 即 可 实 现 正 弦 脉 宽 调 制 环 流 调 节 器 正 弦 脉 宽 调 制 环 流 调 节 器 电 流 检 测 电 流 检 测 平 均 电 路 平 均 电 路 均 流 总 线 M 图 2 双 机 并 联 驱 动 系 统 Fig. 2 Two iverters i parallel to feed a motor 2 并 联 控 制 2.2 同 步 控 制 2.1 基 本 思 想 各 台 变 频 器 通 过 采 样 相 互 之 间 的 相 位 误 差, 根 基 本 的 控 制 思 想 是 : 首 先, 将 单 台 变 频 器 的 角 据 所 得 误 差 对 正 弦 基 准 信 号 进 行 预 同 步 控 制, 则 可 速 度 积 分 得 到 的 相 位 信 息 用 方 波 表 示, 生 成 自 身 的 以 实 现 多 台 变 频 器 的 相 位 同 步 因 为 变 频 器 在 启 动 同 步 信 号, 并 在 变 频 器 模 块 之 间 交 流 各 台 变 频 器 及 调 速 过 程 中, 频 率 是 变 化 的, 因 此, 与 一 般 的 恒 检 测 相 互 之 间 的 相 位 差, 控 制 正 弦 基 准 信 号 相 位 同 频 恒 压 的 逆 变 器 同 步 控 制 不 同, 在 变 频 器 同 步 控 步 ; 然 后 进 行 均 流 调 节, 调 整 各 台 变 频 器 输 出 电 流 制 中 必 须 保 证 频 率 变 化 时 可 靠 同 步, 并 且 同 步 精 度 均 衡, 控 制 多 台 变 频 器 实 现 并 联 运 行 在 允 许 范 围 内

50 中 国 电 机 工 程 学 报 第 30 卷 图 3(a 为 同 步 电 路 的 原 理 图 其 中 s wj (j1,2,, 是 变 频 器 j 自 身 生 成 的 同 步 信 号 所 有 模 块 共 享 的 作 为 同 步 基 准 的 同 步 信 号 s w 是 由 所 有 参 与 并 联 的 模 块 的 s wj 通 过 线 与 功 能 产 生 的 图 3(b 为 同 步 控 制 原 理, 以 两 台 变 频 器 并 联 为 例 首 先 变 频 器 x y 生 成 自 身 的 同 步 信 号 s wx s wy 图 中 相 角 θ 为 角 速 度 ω 的 积 分, 且 ω2πf 当 相 角 θ 等 于 0 时, 产 生 同 步 信 号 的 上 升 沿, 当 相 角 θ 等 于 180 时, 产 生 同 步 信 号 的 下 降 沿 这 样, 即 可 产 生 包 含 了 变 频 器 模 块 的 相 位 信 息 及 频 率 信 息 的 方 波 同 步 信 号 并 联 系 统 采 用 全 数 字 控 制, 因 此 图 3(b 中 θ 角 的 相 位 变 化 实 际 上 为 阶 梯 波, 每 一 个 开 关 周 期 增 加 一 个 固 定 的 步 长, 而 且 步 长 随 着 给 定 频 率 基 准 的 变 大 而 变 大, 且 步 长 θ 为 θ 360 /( f / f 360 f / f (1 c iv c iv 式 中 :f c 为 变 频 器 开 关 频 率 ;f iv 为 变 频 器 输 出 频 率 图 3(b 表 明, 同 步 调 节 效 果 与 对 θ 角 达 到 360 时 刻 的 判 断 的 准 确 程 度 密 切 相 关, 步 长 越 大, 同 步 脉 冲 信 号 s wj 的 上 升 沿 判 断 误 差 越 大, 且 最 大 误 差 为 θ 例 如 变 频 器 工 作 在 50 10 khz 开 关 频 率 下, 理 论 上 最 大 误 差 为 1.8 变 频 器 1 DSP θ x θ y 1 变 频 器 2 DSP 同 步 总 线 2 (a 同 步 电 路 变 频 器 DSP x1,2,, y1,2,, y x 360 180 0 x 360 180 0 y 1 2 3 4 变 频 器 y:1 相 位 超 前 ;2 降 低 积 分 速 率, 即 减 小 频 率 ;3 当 前 频 率 小 于 稳 态 频 率 且 超 过 允 许 范 围 ;4 增 加 积 分 速 率, 即 增 加 频 率 (b 同 步 控 制 原 理 图 3 同 步 控 制 Fig. 3 Sychroizatio cotrol 为 了 保 证 变 频 过 程 中 的 同 步 精 度, 并 且 保 证 在 频 率 变 化 时 可 靠 同 步, 系 统 中 采 用 提 高 同 步 控 制 频 率 的 方 法 同 步 控 制 算 法 中, 将 相 位 θ 判 断 的 频 率 提 高 为 开 关 频 率 的 k 倍, 则 相 位 判 断 算 法 中 相 角 θ 的 步 长 变 为 原 来 的 1/k, 理 论 上 将 误 差 缩 小 为 原 来 的 1/k 例 如 当 k8 时, 相 同 条 件 下, 理 论 上 最 大 误 差 为 0.225, 能 够 满 足 同 步 控 制 精 度 的 要 求 两 模 块 分 别 采 样 同 步 基 准 信 号 s 当 变 频 器 捕 w 获 到 s w 的 上 升 沿, 此 时 判 断 自 身 的 相 位 与 同 步 信 号 的 差 异 θ s 360 θ, 180 θ < 360 θs (2 θ, 0 θ < 180 式 中 : θ s 为 正 表 示 自 身 相 位 滞 后 同 步 信 号 相 位, θ s 为 负 表 示 自 身 相 位 超 前 同 步 信 号 相 位 各 模 块 根 据 θ s 的 信 息, 在 下 个 开 关 周 期 时 立 即 调 节 自 身 的 频 率, 从 而 改 变 自 身 的 相 位 实 现 与 基 准 同 步 信 号 的 同 步 采 用 的 方 法 如 式 (3 所 示 θ (360 k θ /( f f sy s c iv (360 k θ f / f (3 sy s iv c 式 中 k sy 为 同 步 调 节 系 数,k sy 为 正 值 必 须 注 意 的 是 : 实 现 同 步 控 制 的 前 提 是 必 须 保 证 每 台 变 频 器 的 频 率 要 维 持 在 稳 态 频 率 附 近 ( 例 如 50 Hz, 不 可 超 出 允 许 的 误 差 范 围 通 过 以 上 算 法, 可 以 保 证 变 频 器 在 稳 态 工 作 和 频 率 变 化 时 均 可 靠 同 步 2.3 均 流 调 节 在 均 流 调 节 中, 各 台 变 频 器 通 过 采 样 计 算 环 流 信 号, 对 自 身 的 正 弦 基 准 信 号 进 行 补 偿, 可 以 减 小 各 台 变 频 器 输 出 之 间 的 差 异 系 统 的 均 流 调 节 是 基 于 平 均 电 流 均 流 调 节 模 式 为 了 防 止 正 弦 基 准 信 号 失 真, 在 正 弦 基 准 信 号 频 率 很 低 的 情 况 下 ( 例 如 小 于 5 Hz 是 不 加 入 均 流 调 节 的 图 4 所 示 为 N 台 并 联 变 频 器 的 平 均 电 流 电 路 原 理 图 i j 为 第 j 台 变 频 器 的 三 相 输 出 电 流 ;i js 为 第 j 台 变 频 器 的 三 相 输 出 电 流 的 采 样 信 号, 为 电 压 信 号 ;i av 为 N 台 变 频 器 共 享 的 三 相 平 均 电 流 信 号, 为 电 压 信 号 变 频 器 1 电 流 检 测 i 1 i 1s i av 均 流 总 线 R 变 频 器 2 i 2s R 变 频 器 i s R 电 流 检 测 电 流 检 测 i 2 i av i i av 至 变 频 器 1 至 变 频 器 2 至 变 频 器 图 4 平 均 电 流 电 路 Fig. 4 Average curret circuit 由 图 4 可 以 得 到 ia j ia js ij ibj kmijs kmib js, j 1,2, (4 i cj i cjs iaav 1 i av i bav ( i1s i2s i s i cav

第 24 期 华 明 等 : 一 种 变 频 器 并 联 运 行 的 分 布 式 控 制 方 法 51 s s ia s 1 ib1s ib2s i bs i c1s i c2s i cs 式 中 k m 是 电 流 检 测 电 路 的 采 样 系 数 (5 图 5 所 示 为 第 j 台 变 频 器 的 均 流 调 节 原 理 图 其 中, jref 为 变 频 器 j 生 成 的 正 弦 基 准 信 号 ; jref 为 经 过 均 流 调 节 后 的 正 弦 基 准 信 号 ; i jcc 为 变 频 器 j 计 算 得 到 的 环 流 信 号 ;k 为 均 流 调 节 系 数, 为 正 数 i js i av jref i jcc k jref 图 5 均 流 调 节 Fig. 5 Curret sharig regulatio 2.4 环 流 分 析 由 图 5 可 得 ias j s s ia s 1 ij cc ij s i av i bjs ib1s ib2s i bs i cs j ic1s ic2s i cs ( ias j s ( ias j s ( ias j ia s iacc j 1 ( ib js ib1s ( ib js ib2s ( ib js ib s ib jcc (6 ( ics j ic1s ( ics j ic2s ( ics j ic s i ccc j 图 6 所 示 为 两 并 联 模 块 的 输 出 端 接 法 其 中 A 1 B 1 C 1 是 变 频 器 1 的 3 个 输 出 端 子,A 2 B 2 C 2 是 变 频 器 2 的 3 个 输 出 端 子 两 机 的 输 出 端 通 过 均 流 电 感 连 接 在 一 起 两 模 块 的 输 出 电 流 为 i b1 i c1 和 i b2 i c2, 其 方 向 如 图 6 所 示 A 1 B 1 C 1 i b1 i c1 i a i b i c a b c 图 6 变 频 器 并 联 输 出 端 接 线 Fig. 6 Output coectio of parallel iverters 以 两 台 并 联 运 行 的 变 频 器 a 相 为 例 分 析 由 式 (6 可 得 i i i 1/[1/2( i i ] 1/2 k ( i i (7 a1cc a1s aav a1s a2s m a1 a2 单 台 变 频 器 采 用 的 是 /f 控 制 SPWM, 因 此, 其 正 弦 基 准 信 号 幅 值 是 正 比 于 输 出 频 率 f 的, 令 比 例 系 数 为 k α 如 果 定 义 三 角 载 波 的 峰 值 为 1, 直 流 母 线 电 容 的 中 点 电 势 为 0, 则 加 入 均 流 调 节 时, 可 得 u ( u k i /2 a01 DC1 ra1 a1cc i b2 i c2 A 2 B 2 C 2 k DC1 [ kα f cos( ωt ϕ1 ( s s] (8 DC2 ua02 ( ura2 k cc 2 k DC2 [ kα f cos( ωt ϕ2 ( s s] (9 式 中 :u a01 和 u a02 为 变 频 器 1 和 变 频 器 2 的 桥 臂 输 出 相 电 压 ;u ra1 和 u ra2 为 变 频 器 1 和 变 频 器 2 的 a 相 正 弦 基 准 信 号 ; DC1 DC2 为 两 台 变 频 器 的 直 流 母 线 电 压 ;ω 为 变 频 器 给 定 角 频 率 ;ϕ 1 ϕ 2 为 两 台 变 频 器 的 相 位 差 b 相 c 相 公 式 可 以 同 理 写 出 定 义 : uab ua1b1 ua2b2 u bc ub1c1 u b2c2 (10 u ca uc1a1 u c2a2 可 以 得 到 uab s( s( ib1 ib2 DC1 DC1k ( ura1 urb1 ( cc ib1cc DC2 DC2k ( ura2 urb2 ( cc ib2cc (11 式 中 s 为 拉 普 拉 斯 算 子 同 理 可 以 得 到 u bc u ca 的 表 达 式, 与 u ab 表 达 式 类 似 由 式 (11 可 得 DC1( ura1 urb1 DC2 ( ura2 urb2 cc ib1cc (12 4 k s k ( m DC1 DC2 同 理 可 得 DC1( urb1 urc1 DC2( urb2 urc2 ib1cc ic1cc (13 4 k s k ( m DC1 DC2 DC1( urc1 ura1 DC2 ( urc2 ura2 ic1cc cc (14 4 k s k ( m DC1 DC2 令 sjω, 联 立 式 (12~(14 可 得 ( DC1ura1 DC2ura2 cc k ( j4k ω DC1 DC2 m (15 式 (15 为 加 入 均 流 调 节 后, 变 频 器 1 计 算 得 到 的 a 相 环 流 的 表 达 式 将 u ra1 u ra2 代 入 式 (15 并 整 理, 可 得 DC1kα f cos( ωt ϕ1 DC2kα f cos( ωt ϕ2 cc (16 k ( j8πk f DC1 DC2 m 且 : DC1kα f cos( ωt ϕ1 DC2kα f cos( ωt ϕ2 cc k ( 64π k f DC1 DC2 m (17 在 实 际 并 联 系 统 中, DC1 与 DC2 ϕ 1 与 ϕ 2 之

52 中 国 电 机 工 程 学 报 第 30 卷 间 的 误 差 很 小 ;k α 为 常 数, 并 且 在 固 定 频 率 工 作 时,f 为 常 数 因 此, 由 式 (16 (17 可 得, 通 过 调 节 均 流 系 数 k 可 以 实 现 对 环 流 的 控 制, 且 环 流 为 一 个 有 限 值 3 仿 真 与 实 验 验 证 3.1 仿 真 验 证 表 1 所 示 为 系 统 Matlab 仿 真 模 型 的 主 要 参 数 设 定 两 变 频 器 模 块 之 间 相 位 相 差 2, 直 流 母 线 电 压 相 差 10 V 图 7 所 示 为 变 频 器 给 定 工 作 频 率 为 45 Hz 情 况 下 的 仿 真 波 形 如 图 7 所 示, 环 流 在 电 机 稳 定 运 行 时 很 小, 且 负 载 变 化 对 环 流 无 明 显 影 响 在 其 他 的 工 作 频 率 下 (20~50 Hz 的 仿 真 结 果 类 似, 均 可 以 得 到 很 好 的 并 联 效 果 表 1 仿 真 参 数 Tab. 1 Simulatio Parameter 元 件 参 数 数 值 变 频 器 开 关 频 率 /khz 10 感 应 电 机 额 定 功 率 /kw 2.2 额 定 转 速 /(r/mi 1 420 额 定 电 流 /A(RMS 5 极 数 4 均 流 电 感 电 感 /mh 2.5 Fig. 7 电 机 空 载 3.2 实 验 验 证 i a 电 机 突 加 额 定 负 载 i b1 i c1 (a 变 频 器 1 输 出 电 流 i b2 i c2 (b 变 频 器 2 输 出 电 流 i b1i b2 i c1i c2 (c 两 机 输 出 电 流 差 i b i c (d 电 机 电 流 图 7 突 加 负 载 的 仿 真 结 果 Simulatio results with steppig load 本 系 统 的 实 验 参 数 与 仿 真 参 数 一 致 DSP 为 TMS320F2812 两 台 变 频 器 直 流 母 线 电 压 均 近 似 等 于 650 V, 并 且 异 步 电 机 工 作 在 空 载 条 件 下 图 8 所 示 为 两 台 变 频 器 并 联 启 动 波 形 和 为 两 台 变 频 器 a 相 输 出 电 流 u c1a1 为 并 联 输 出 的 一 线 电 压, 因 为 示 波 器 时 基 选 取 比 较 长, 为 400 ms/ 格, 导 致 线 电 压 的 波 形 失 真 为 电 流 和 的 差 值 波 形 图 9 为 两 台 变 频 器 并 联 运 行 的 稳 态 波 形 图 9 中 4 个 通 道 波 形 所 代 表 的 含 义 与 图 8 相 同 图 9(a 中 两 台 变 频 器 的 稳 态 工 作 频 率 为 20 Hz, 图 9(b 中 两 台 变 频 器 的 稳 态 工 作 频 率 为 45 Hz 图 10 为 两 台 变 频 器 频 率 变 化 时 的 并 联 运 行 波 形 S f_ch 为 Fig. 8 (10 A/ 格 uc1a1 (1 kv/ 格 u c1a1 t(400 ms/ 格 图 8 变 频 器 并 联 起 动 波 形 Experimetal results durig startig process (10 A/ 格 uc1a1 (1 kv/ 格 (5A/ 格 ua1c1 (1 kv/ 格 Fig. 9 ia (5A/ 格 Sf-ch (5 V/ 格 u c1a1 (a 20 Hz 下 并 联 运 行 稳 态 波 形 u a1c1 t(10 ms/ 格 (b 45 Hz 下 并 联 运 行 稳 态 波 形 图 9 稳 态 实 验 波 形 Experimetal result i steady state i a S f-ch t(10 ms/ 格 图 10 频 率 变 化 实 验 波 形 Fig. 10 Frequecy chagig process

第 24 期 华 明 等 : 一 种 变 频 器 并 联 运 行 的 分 布 式 控 制 方 法 53 DSP 送 出 的 代 表 两 台 变 频 器 给 定 频 率 基 准 开 始 变 化 时 刻 的 信 号 S f_ch 的 上 升 沿 代 表 此 时 两 变 频 器 频 率 从 20 Hz 开 始 平 滑 上 升 到 45 Hz i a 为 并 联 系 统 的 a 相 输 出 电 流, 即 为 电 机 a 相 电 流 从 仿 真 及 实 验 结 果 可 以 看 出, 在 电 机 空 载 的 条 件 下, 在 不 同 的 频 率 基 准 给 定 下, 所 提 出 的 并 联 控 制 方 法 在 动 态 过 程 中 和 稳 态 情 况 时 均 可 以 获 得 很 好 的 并 联 运 行 性 能 4 结 论 本 文 提 出 了 一 种 基 于 解 耦 控 制 的 变 频 器 并 联 控 制 方 法, 理 论 分 析 和 实 验 结 果 验 证 了 该 方 案 的 可 行 性 和 有 效 性 这 种 并 联 控 制 方 法 具 有 如 下 特 点 : 1 实 现 简 单, 并 且 可 以 获 得 良 好 的 动 态 及 静 态 并 联 运 行 特 性 ;2 在 20~50 Hz 工 作 范 围 内, 不 同 频 率 下 及 频 率 变 化 时 均 可 获 得 较 好 的 均 流 性 能 ;3 各 并 联 模 块 之 间 仅 需 要 同 步 和 均 流 两 组 信 号 总 线 连 接 构 成 分 布 式 并 联 系 统 理 论 上 可 以 任 意 数 目 的 变 频 器 模 块 并 联 ;4 同 步 信 号 由 频 率 积 分 信 号 生 成, 具 有 很 好 的 抗 干 扰 性 参 考 文 献 [1] Xig Y,Huag,Ya Y.Redudat parallel cotrol for curret regulated iverters with istataeous curret sharig[c].ieee Power Electroics Specialists Coferece,Acapulco,Mexico,2003. [2] 方 天 治, 阮 新 波, 肖 岚, 等. 一 种 改 进 的 分 布 式 逆 变 器 并 联 控 制 策 略 [J]. 中 国 电 机 工 程 学 报,2008,28(33:30-36. Fag Tiazhi,Rua Xibo,Xiao a,et al.a improved distributed cotrol strategy of parallel iverters[j].proceedigs of the CSEE, 2008,28(33:30-36(i Chiese. [3] 孔 雪 娟, 王 荆 江, 彭 力, 等. 采 用 SVPWM 的 三 相 逆 变 电 源 的 分 散 逻 辑 并 联 运 行 [J]. 中 国 电 机 工 程 学 报,2003,23(6:81-86. Kog Xuejua,Wag Jigjiag,Peg i,et al.distributed logic parallelig operatio of three phase iverters applyig SVPWM[J]. Proceedigs of the CSEE,2003,23(6:81-86(i Chiese. [4] Marwali M N,Jug J W,Keyhai A.Stability aalysis of load sharig cotrol for distributed geeratio systems[j]. IEEE Trasactios o Eergy Coversio,2007,22(3:737-745. [5] Jigtao T,Hua,Ju Z,et al.a ovel load sharig cotrol techique for paralleled iverters[c]. IEEE Power Electroics Specialists Coferece,Acapulco,Mexico,2003. [6] 蒋 桂 宾, 裴 云 庆, 杨 旭, 等.SPWM 逆 变 电 源 的 无 互 联 信 号 线 并 联 控 制 技 术 [J]. 中 国 电 机 工 程 学 报,2003,23(12:94-98. Jiag Guibi,Pei Yuqig,Yag Xu,et al.parallel operatio of siusoid wave iverters without cotrol itercoectios[j]. Proceedigs of the CSEE,2003,23(12:94-98(i Chiese. [7] 张 尧, 马 皓, 雷 彪, 等. 基 于 下 垂 特 性 控 制 的 无 互 联 线 逆 变 器 并 联 动 态 性 能 分 析 [J]. 中 国 电 机 工 程 学 报,2009,29(3:42-48. Zhag Yao,Ma Hao,ei Biao,et al.aalysis of dyamic performace for parallel operatio of iverters without wire itercoectios[j].proceedigs of the CSEE,2009,29(3:42-48(i Chiese. [8] 林 新 春, 段 善 旭, 康 勇, 等.PS 无 互 联 线 并 联 中 基 于 解 耦 控 制 的 下 垂 特 性 控 制 方 案 [J]. 中 国 电 机 工 程 学 报,2003,23(12: 117-122. i Xichu, Dua Shaxu, Kag Yog, et al. The droop characteristic cotrol scheme basig o decouplig cotrol i the parallel operatio of Pith o cotrol coectio[j].proceedigs of the CSEE,2003,23(12:117-122(i Chiese. [9] Guerrero J M,García de Vicuña,Matas J,et al.decetralized cotrol for parallel operatio of distributed geeratio iverters usig resistive output impedace[j]. IEEE Trasactios o Idustrial Electroics,2006,54(2:148-156. [10] Guerrero J M,García de Vicuña,Matas J,et al.wireless- cotrol strategy for parallel operatio of distributed-geeratio iverters[j]. IEEE Trasactios o Idustrial Electroics,2006,53(5:1461-1470. [11] Hahii M,Kousaka K,Kamimoto M.New approach to a high power GTO PWM iverter for ac motor drives[j].ieee Trasactios o Idustry Applicatios,1987,23(2:263-269. [12] Kawakami N,Hobu M,Ikimi T,et al.quick respose ad low-distortio curret cotrol for multiple iverter-fed iductio motor drives[j].ieee Tasactios o Power Electroics,1994:9(2: 240-247. [13] Ogasawara S,Takagaki J,Akagi H,et al.a ovel cotrol scheme of a parallel curret-cotrolled PWM iverter[j].ieee Trasactios o Idustry Applicatios,1992,28(5:1023-1030. [14] 许 波. 基 于 变 频 单 元 并 联 的 调 速 装 置 的 研 究 [D]. 西 安 : 西 安 理 工 大 学,2006. Xu Bo.Research of speed regulatig device based o parallel iverters[d]. Xi a : Xi a uiversity of techology, 2006(i Chiese. [15] Hobu M,Matsuda Y,Miyazaki K,et al.parallel operatio techique of GTO iverter sets for large ac motor drives[j].ieee Tasactios o Idustry Applicatios,1983,IA-19(2:198-205. [16] Yoshikawa T,Iaba H,Mie T.Aalysis of parallel operatio methods of PWM iverter sets for a ltra-high speed elevator[c]. IEEE Applied Power Electroics Coferece, New Orleas, ouisiaa,2000. 收 稿 日 期 :2010-03-15 作 者 简 介 : 华 明 (1985, 男, 博 士 研 究 生, 研 究 方 向 为 电 力 电 子 与 电 力 传 动,huamig@uaa.edu.c; 胡 海 兵 (1973, 男, 博 士, 副 教 授, 主 要 研 究 方 向 为 电 力 电 子 与 电 力 传 动 ; 邢 岩 (1964, 女, 教 授, 博 士 生 导 师, 主 华 明 要 研 究 方 向 为 电 力 电 子 与 电 力 传 动 ; 何 中 一 (1979, 男, 博 士, 研 究 方 向 为 电 力 电 子 与 电 力 传 动 ( 责 任 编 辑 吕 鲜 艳