一種離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)及其高頻載波同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變流設(shè)備及其控制方法，尤其涉及一種離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)及其 高頻載波同步方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 逆變器并聯(lián)運(yùn)行能夠有效地?cái)U(kuò)大電源系統(tǒng)容量，提高系統(tǒng)的可靠性，是實(shí)現(xiàn)電源 模塊化和分布式電源系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在很多場(chǎng)合中，如大型船舶變配電和陸地微電網(wǎng)系統(tǒng)，得 到了廣泛應(yīng)用。
[0003] 在逆變器并聯(lián)應(yīng)用中需要保證高頻載波相位的同步，這樣可以減小逆變器之間的 環(huán)流，從而減小損耗，提高并機(jī)效率以及并機(jī)穩(wěn)定性。通常逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中采用RS485總 線方式或者CAN總線方式實(shí)現(xiàn)高頻載波相位同步信號(hào)的發(fā)送，同時(shí)需要捕獲端口捕獲所發(fā) 送的高頻載波相位信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)逆變器之間的高頻載波同步。這種方法不僅增加了逆變 器并聯(lián)系統(tǒng)的硬件成本而且需要逆變器之間存在互連線，從而導(dǎo)致并聯(lián)逆變器可靠性能的 降低，并且當(dāng)外部環(huán)境比較惡劣時(shí)容易引入干擾信號(hào)導(dǎo)致同步信號(hào)的時(shí)效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中并聯(lián)逆變器之間存在互連線帶來(lái)的硬件成本高、可靠 性低的技術(shù)問(wèn)題，提供一種硬件成本低、可靠性高的離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明提供一種離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，包括一個(gè)主逆變器，其內(nèi)設(shè)有主控制器，多 個(gè)從逆變器及其內(nèi)分別設(shè)有對(duì)應(yīng)的從控制器；
[0006] 所述主逆變器的輸入端及多個(gè)從逆變器的輸入端分別與一個(gè)直流電源Udc相連 接；
[0007] 所述主逆變器的輸出端連接有一個(gè)LC濾波電路，所述多個(gè)從逆變器的輸出端也 分別連接有一個(gè)對(duì)應(yīng)的LC濾波電路；
[0008] 所述每個(gè)LC濾波電路的輸出端形成一個(gè)并聯(lián)交流母線并與公共負(fù)載R相連接；
[0009] 所述主控制器控制調(diào)整主逆變器內(nèi)部的三角載波信號(hào)與主逆變器輸出的交流電 壓信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)始終保持同步；
[0010] 所述從控制器通過(guò)并聯(lián)交流母線采集主逆變器的交流電壓信號(hào)，并計(jì)算從逆變器 內(nèi)部參考電壓過(guò)零點(diǎn)的調(diào)整值，并根據(jù)調(diào)整值調(diào)整從逆變器內(nèi)部的三角載波信號(hào)與從逆變 器內(nèi)部參考電壓過(guò)零點(diǎn)始終保持同步。
[0011] 進(jìn)一步地，所述主逆變器和/或從逆變器的輸出電壓信號(hào)頻率為一固定值，且與 對(duì)應(yīng)三角載波信號(hào)頻率的比值也為一固定值。
[0012] 進(jìn)一步地，所述主逆變器和/或從逆變器的輸出電壓信號(hào)頻率為50Hz。
[0013] 本發(fā)明還提供一種上述離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的高頻載波同步方法，包括，
[0014] 步驟S100,采集主逆變器輸出的三相交流電壓信號(hào)，利用鎖相環(huán)跟隨所述三相 交流電壓信號(hào)并輸出與所述三相交流電壓信號(hào)同步的從逆變器內(nèi)部正弦波信號(hào)sin0、 COS 0；
[0015] 步驟S200,計(jì)算所述從逆變器內(nèi)部正弦波信號(hào)過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻讀取值CLK與真實(shí)過(guò)零 點(diǎn)計(jì)數(shù)值CntZero之間的時(shí)間差值A(chǔ)t/Tclk;
[0016] 步驟S300,根據(jù)所述時(shí)間差值A(chǔ)t/Tclk，調(diào)整PWM中斷時(shí)間，使從逆變器內(nèi)部三角 載波與從逆變器內(nèi)部正弦波過(guò)零點(diǎn)同步。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟S100具體包括，
[0018] S110,采集主逆變器輸出的三相交流電壓波形U0a，U0b，U0c;
[0019] S120,通過(guò)3S/2S變換，將所述三相交流電壓波形U0a，U0b，U0c轉(zhuǎn)換為a、0軸上 的兩相交流信號(hào)UOalfa，UObata，并求取矢量電壓的模長(zhǎng)
[0020] S130,將U0alfa，U0bata轉(zhuǎn)換為單位正弦波信號(hào)U0sin、U0cos，其中，UOsin= U0bata/mod,UOcos=U0alfa/mod；
[0021] S140,通過(guò)鎖相控制不斷跟蹤UOsin、UOcos得到從逆變器內(nèi)部參考電壓sin0、 cos9 〇
[0022] 進(jìn)一步地，所述步驟S200具體包括，
[0023] S210,計(jì)算得到所述內(nèi)部正弦波信號(hào)過(guò)零時(shí)刻與真實(shí)過(guò)零時(shí)刻的相位差A(yù)0 ;
[0024] S220,根據(jù)所述內(nèi)部正弦波信號(hào)的周期PrdNew的濾波值PrdFlt計(jì)算A0所對(duì)應(yīng) 的時(shí)間差僅
[0025] 進(jìn)一步地，在所述步驟S220中，當(dāng)計(jì)算所述內(nèi)部正弦波信號(hào)下一次的過(guò)零時(shí)刻與 真實(shí)過(guò)零時(shí)刻的相位差A(yù)0時(shí)，要根據(jù)上一次的正弦波信號(hào)的周期PrdNew計(jì)算調(diào)整下一 次的濾波值PrdFlt，計(jì)算方法如下式：
[0026] CntZero=CLK-At/Tclk;
[0027] PrdNew=CntZero-CntZeroOld；
[0028] PrdFlt= 0. 7*PrdFlt+0. 3*PrdNew；
[0029] CntZeroOld=CntZero；
[0030] 其中，CntZeroOld為上次CntZero的賦值。
[0031] 進(jìn)一步地，所述步驟S300具體包括，
[0032] S310,將所述時(shí)間差值A(chǔ)t/Tclk換算到半個(gè)載波周期計(jì)數(shù)值上，得到計(jì)數(shù)值 (At/Tclk) % (PrdFlt/(2*PointNum))，其中％是取余數(shù)運(yùn)算，PointNum是中斷周期數(shù)，即一 個(gè)正弦周期內(nèi)三角載波的個(gè)數(shù)；
[0033] S320,將所述計(jì)數(shù)值（At/Telk) % (PrdFlV(2*PointNum))寫入三角載波計(jì)數(shù)器， 調(diào)整所述三角載波與所述內(nèi)部正弦波過(guò)零點(diǎn)同步。
[0034] 進(jìn)一步地，所述主逆變器和/或從逆變器的輸出電壓信號(hào)頻率為一固定值，且與 對(duì)應(yīng)三角載波信號(hào)頻率的比值也為一固定值。
[0035] 進(jìn)一步地，所述主逆變器和/或從逆變器的輸出電壓信號(hào)頻率為50Hz。
[0036] 以上所述技術(shù)方案，通過(guò)并聯(lián)交流母線采集主逆變器輸出的三相交流電壓，并計(jì) 算從逆變器內(nèi)部參考電壓過(guò)零點(diǎn)的調(diào)整值，并根據(jù)調(diào)整值調(diào)整從逆變器內(nèi)部的三角載波信 號(hào)與從逆變器內(nèi)部參考電壓過(guò)零點(diǎn)始終保持同步，從而實(shí)現(xiàn)逆變器之間的高頻載波同步， 摒棄了原有的RS485總線或者CAN總線互連線采集同步信號(hào)的方式，不但減小了硬件成本， 而且提高了并聯(lián)逆變器可靠性能。
【附圖說(shuō)明】
[0037] 圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0038] 圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的內(nèi)部正弦波過(guò)零點(diǎn)調(diào)整示意圖；
[0039] 圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例的離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)高頻載波同步方法流程圖；
[0040] 圖4是圖3中步驟S100的具體方法流程圖；
[0041] 圖5是圖3中步驟S200的具體方法流程圖；
[0042] 圖6是圖3中步驟S300的具體方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合 附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用 以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0044] 如圖1所示，圖1示出了本發(fā)明一種實(shí)施例的離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，包括一個(gè)主逆 變器，其內(nèi)設(shè)有一個(gè)主控制器，所述主控制器控制發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)給所述主逆變器的開關(guān)電 路，從而控制主逆變器的工作；
[0045] 還包括多個(gè)從逆變器，所述每個(gè)從逆變器內(nèi)部分別設(shè)有一個(gè)對(duì)應(yīng)的從控制器，該 從控制器可發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)給對(duì)應(yīng)的從逆變器的開關(guān)電路，從而控制從逆變器的工作。
[0046] 所述主逆變器的輸入端及所述多個(gè)從逆變器的輸入端分別與一個(gè)直流電源Udc 相連接，直流電源Udc給所述主逆變器提供直流電。
[0047] 所述主逆變器的輸出端連接有一個(gè)LC濾波電路，所述多個(gè)從逆變器的輸出端也 分別連接有一個(gè)對(duì)應(yīng)的LC濾波電路，分別對(duì)逆變器的輸出電流信號(hào)進(jìn)行濾波，濾去整流輸 出電壓中的紋波。
[0048] 所述每個(gè)LC濾波電路的輸出端形成一個(gè)并聯(lián)交流母線并與公共負(fù)載R相連接，所 述主逆變器及從逆變器分別通過(guò)并聯(lián)交流母線給所述公共負(fù)載R供電。
[0049] 所述主控制器控制調(diào)整主逆變器內(nèi)部的三角載波信號(hào)與主逆變器輸出的交流電 壓信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)始終保持同步；所述從控制器通過(guò)并聯(lián)交流母線采集主逆變器的交流電壓 信號(hào)，并計(jì)算從逆變器內(nèi)部參考電壓過(guò)零點(diǎn)的調(diào)整值，并根據(jù)調(diào)整值調(diào)整從逆變器內(nèi)部的 三角載波信號(hào)與從逆變器內(nèi)部參考電壓過(guò)零點(diǎn)始終保持同步。
[0050] 以上所述的實(shí)施例中，通過(guò)并聯(lián)交流母線，從逆變器采集主逆變器的交流電壓信 號(hào)并通過(guò)鎖相環(huán)與其保持同步，計(jì)算從逆變器內(nèi)部參考電壓過(guò)零點(diǎn)的調(diào)整值，并根據(jù)調(diào)整 值調(diào)整從逆變器內(nèi)部的三角載波信號(hào)與從逆變器內(nèi)部參考電壓過(guò)零點(diǎn)始終保持同步。這種 結(jié)構(gòu)方式摒棄了原有并聯(lián)逆變器系統(tǒng)中的RS485總線或者CAN總線等互連線采集同步信號(hào) 的方式，不但減小了硬件成本，而且提高了并聯(lián)逆變器可靠性能。
[0051] 進(jìn)一步地，本實(shí)施例提供的離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中，所述主逆變器和/或從逆變 器的輸出電壓信號(hào)頻率為一固定值，且與對(duì)應(yīng)三角載波信號(hào)頻率的比值也為一固定值。優(yōu) 選地，所述主逆變器和/或從逆變器的輸出電壓信號(hào)頻率為50Hz。
[0052] 如圖2所示，本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種上述離網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)高頻載波的同 步方法，包括：
[0053] 步驟S100,采集主逆變器輸出的三相交流電壓信號(hào)，利用鎖相環(huán)跟隨所述三相 交流電壓信號(hào)并輸出與所述三相交流電壓信號(hào)同步的從逆變器內(nèi)部正弦波信號(hào)sin0、 COS0 ；
[0054] 步驟S200,計(jì)算所述從逆變器內(nèi)部正弦波信號(hào)過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻讀取值CLK與真實(shí)過(guò)零 點(diǎn)計(jì)數(shù)值CntZero之間的時(shí)間差值A(chǔ)t/Tclk;
[0055] 步驟S300,根據(jù)所述時(shí)間差值A(chǔ)t/Tclk，調(diào)整PWM中斷時(shí)間，使從逆變器內(nèi)部三角 載波與從逆變器內(nèi)部正弦波過(guò)零點(diǎn)同步。
[0056] 結(jié)合圖4所示，首先，主逆變器產(chǎn)生三相交流電壓波形，并且保證主逆變器的內(nèi)部 三角波載波與交流電壓過(guò)零點(diǎn)是同步的，具體的實(shí)現(xiàn)方式為：每個(gè)正弦波過(guò)零點(diǎn)時(shí)調(diào)整一 下三角波的相位，當(dāng)然該調(diào)整方法與從逆變器的過(guò)零點(diǎn)調(diào)整方法相同，以下將進(jìn)行詳述。
[0057] 從逆變器采集主逆變器的交流電壓信號(hào)，然后通過(guò)內(nèi)部鎖相環(huán)的作用使內(nèi)部正弦 波跟蹤主逆變器的電壓波形實(shí)現(xiàn)鎖相功能。
[0058] 具體地，從逆變器采集主逆變器輸出的三相交流電壓波形UOa，UOb，UOc，然后經(jīng) 過(guò)3S/2S變換，轉(zhuǎn)換為a、0軸上的兩相交流信號(hào)U0alfa，U0bata，然后求取矢量電壓的 模書
2將兩相交流信號(hào)U0alfa，U0bata轉(zhuǎn)換為單位正弦波信號(hào) UOsin、UOcos。UOsin=U0bata/mod，UOcos=U0alfa/mod，同時(shí)，從逆變器內(nèi)部的參考電 壓sin0、cos0通過(guò)鎖相控制不斷跟蹤UOsin、UOcos，從而使從逆變器內(nèi)部正弦波與主逆 變器輸出電壓波形實(shí)現(xiàn)同步。
[0059] 因此，所述步驟S100具體包括：
[0060] S110,采集