電力系統保護與控制基于分布式控制的不同容量逆變器并聯技術研究李依，王明渝，梁慧慧，王少楊（重慶大學輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點，輸入電壓源經過逆變橋逆變和濾波器濾波后輸出工頻交流電，然后各模塊并聯為負載供電。為便于分析，這里忽略了LCL濾波器中電感和電容的等效電阻。

　　逆變側電流/到負載電流的傳遞函數為廣并聯系統的主電路拓撲單逆變器的控制框圖如所示，電流內環反饋逆變側電感電流，圖中Gm（5）為電流內環調節器，kp為逆變器PWM控制益，為電流反饋系數，Gv（5）為電壓調節器，kv為電壓反饋系數，Zl為負載。

　　逆變器輸出信號M，到逆變側電感電流，的傳遞函數為電流內環的開環傳遞函數為電流內環閉環傳遞函數為信號到負載電流的傳遞函數為G電壓外環的開環傳遞函數為由于PI控制在跟蹤正弦信號時會產生穩態誤差，PR控制器在某一固定頻率處的益無窮大，可電流內環采用比例控制。利用Matlab軟件畫出電流內環的伯德圖如所示。電流內環的截止頻率為1.4kHz相位裕度為92.1°，內環穩定。

　　以實現正弦信號的無靜差跟蹤，理想的PR控制器在實際系統中難以實現，通常采用改進的準PR控制。所以電壓外環采用串聯的PI和準PR調節器。即6（5）=6（5）‘（5）。

　　其中PI調節器的傳遞函數為1準PR調節器的參數按照介紹的方式設計，其傳遞函數為電壓外環的開環傳遞函數的伯德圖如所示。

　　電壓外環的截止頻率為516Hz，相位裕度為61°，夕卜環穩定。

　　2并聯系統控制方式2.1并聯系統控制器的設計系統要實現冗余控制，則各模塊間的相互影響要盡可能的少。由所示的并聯系統的控制框圖可見，系統模塊間僅有一個電壓信號總線作為信息互通線，相對于傳統的分布式控制，本方案減少了均流信號總線。

　　相對于單逆變器，并聯系統添加了一個電流外環反饋控制，即負載總電流通過一個功率分配單元，輸出各模塊供電電流的值，該值與該模塊的輸出電流4n（這里及后文中的指第個逆變模塊）之間的誤差經電流外環調節器G（5）調節后與經Gv（5）調解后的電壓外環的誤差相加，再經過一個串聯調節器GOT（5）調解后作為電流內環的值。

　　與電壓外環類似，為了提高電流外環的動態響應速度、減小其穩態誤差，電流外環同樣采用PI和準PR調節器串聯控制。電流外環和電壓外環不同的開環益可通過設置不同的PI調節器參數來實現，而為了減少控制器的個數，兩環的準PR控制器的參數設為一致，將單臺逆變器電壓外環調節器分解為兩部分，一部分為PI調節器，作為并聯系統電壓外環Gvn（5）的調節器；另一部分的準PR調節器作為兩個外環的共同調節器Gm（5）調解系統。即統作等效變換，對系統并不造成影響。

　　將電壓置零，由并聯控制框圖可得第個模塊的電流外環的開環傳遞函數為一電流外環采用PI調解器調解，其傳遞函數為G畫出其伯德圖如所示。可知電流外環的截止頻率為550Hz，相位裕度為76.4°，電流外環穩定。

　　2.2功率分配單元功率分配單元的主要任務是根據負載電流的大小，確定系統需要的并聯模塊數并發送各模塊的投切信號幻和電流給定信號/必、43s，如所示。由于各模塊的電流給定信號為負載電流乘以一個比例系數，所以其輸出電流相位完全一致；另外各模塊共用一個電壓信號，所以其輸出的電壓信號也完全同幅同相；各模塊的參數設置完全一致，即信號在傳輸過程中的相位差和幅值差也相等；即可實現在不外加環流控制器的情況下消除了系統環流。

　　3仿真驗證系統仿真環境基于MatlabSimulink，系統中三個并聯模塊的參數設置完全相同，為i1=6mH，i2=1.5mH，C=10pF，先=0.2，Av=0.1，開關頻率設定為/s=10kHz.并設定系統的輸出電壓為220V正弦交流電，模塊1的額定電流為20A，模塊2的額定電流為15A，模塊3的額定電流為10A.所示的系統仿真設定為線性負載分別在0.15s、0.25s時跳變大，負載電流在各階段的穩定電流依次為13.5A、27A、41.5A，0.15s前，模塊1單獨為負載供電，承擔全部負載電流13.5A；0.15s后模塊2投入工作，此時模塊1和模塊2按容量比例分別分擔15.43A和11.57A的負載電流；0.25s后模塊3投入工作，此時三個模塊按容量比例分別分擔18.44A、13.83A和9.23A的負載電流。由于流過電感的電流不會突變，且負載電流檢測采用有效值方式，存在延時，所以負載跳變后需并入的模塊存在延時。（a）為系統的輸出電壓、負載電流和系統總環流（這里的總環流定義為負載總電流減去個模塊輸出電流的總和）波形圖，（b）為系統各模塊的輸出電流波形。表示負載電流按41.5A、27A、13.5A依次減小的系統響應圖，模塊3、模塊2在負載跳變后依次退出運行，同樣系統存在延時。

　　0所示為系統帶非線性負載且負載突時的輸出響應，0.15s前系統只有模塊1工作，0.15s100時負載突，模塊2開始工作，0.25s后模塊3開始工作。由圖可見，系統帶非線性負載的輸出電壓雖有畸變（HD=7.8%），但不至于影響系統的運行。

　　由此可見，該方案實現了系統根據負載的變化自動選擇并聯模塊數，即實現了系統的冗余控制；各模塊也嚴格按照自身容量分擔負載電流，實現了負載電流的精確分配；系統總環流小到可以忽略不計，實現了環流抑制。在負載跳變的過程中，系統的輸出電壓有一個短時間的小波動，不影響系統的穩定性。且系統能滿足線性負載與非線性負載的運行，具有普遍適用性。

　　4結論本文針對不同容量電壓源逆變器并聯時所存在的冗余性不好、負載電流分配效果不理想以及系統環流抑制難度較大等問題，提出了一種新的并聯控制方案，解決了上述問題，并對系統進行仿真，仿真結果驗證了方案的正確性。