基于DSP的单相逆变电源并联技术的研究

摘要

随着数字化电源技术快速发展，数字控制SPWM逆变器已经成为当今逆变器的重要的发展方向之一。此外，随着用电设备对供电电源的容量，质量以及可靠性的要求越来越高，逆变器并联不仅能增大供电系统的容量，而且还能实现供电系统的冗余运行，提高供电系统的可靠性，因此得到了越来越广泛的应用和发展。逆变器并联技术是SPWM逆变器的重要研究方向。逆变器的并联技术具有深远的研究意义。
　　 本文主要是对单相逆变器并联运行及其控制策略进行研究。
　　 首先，以单相全桥逆变器及其控制方法作为研究对象，分析其工作原理并建立双极性SPWM逆变器电源的等效数学模型，并对输出滤波器进行设计，确定其参数。在此数学模型的基础上，研究逆变器的电压外环电流内环的双闭环控制算法，推导出逆变器的闭环传递函数，并对其闭环特性进行研究。
　　 然后，研究并建立两台逆变器并联运行的等效模型。基于此等效模型研究并联模块间的环流产生的原因，研究有功功率和无功功率等因素对环流的影响。根据并机特性，提出基于功率偏差的逆变器并联系统的控制方案，分析了同步和调压策略。采用锁相技术使各逆变单元输出电压的相位趋于一致，根据系统特性进行无功调压控制，保证了逆变器输出电压的幅值的相等。通过同步和调压的控制，很好的抑制了并联系统中环流的产生，逆变器得以均分负载所需功率，从而保证了并联系统的安全稳定运行。
　　 最后，设计了基于DSP的两台1kW单相全桥逆变器组成的逆变器并联系统，搭建硬件电路，主要包主电路，驱动电路，缓冲电路，采样电路，同步锁相电路等。并对数字控制系统中控制程序的初始化模块、SPWM模块、检测模块和同步锁相的数字实现算法进行设计。建立逆变并联电源系统的MATLAB仿真模型，对逆变并联电源系统的稳态和瞬态工作特性进行仿真分析。通过仿真验证了所研究的控制方案和设计参数选择的可行性。