变频器并联的均流控制方法及控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及变频器的控制，具体涉及变频器并联的均流控制方法及控制系统。
【背景技术】
[0002] 随着驱动的电机越来越大，变频器的输出功率也随之变大。单一变频器的输出功 率通常有限，目前采用多台变频器并联驱动来扩展输出功率范围。图1是现有技术中变频 器并联的电路图，并联驱动模块2包括从上到下依次并联连接的第1个变频器、第2个变频 器……第η个变频器，其中为了清楚说明并联变频器的物理模型，图1仅示出了变频器中的 逆变器，每个逆变器的输出都通过电感连接至电动机1，图1只示出了逆变器的某一相的输 出电压和输出电流。
[0003] 在变频器并联驱动电动机1时，即便每个变频器都是同一型号的产品，且施加在 变频器的逆变器中的脉冲调制信号都一致，由于逆变器中的每个开关管以及连接在逆变器 和电机之间的电感的容差不同，变频器的实际电抗并不匹配，因此变频器并联不能实现均 流，导致电能的利用率降低。
[0004] 在实际的变频器并联驱动中，为了提高变频器的效率，往往需要将能够提供不同 功率的变频器并联连接，在并联变频器的输出功率的理论值不一致的情况下，需要对每一 个变频器的输出电流单独控制。
[0005] 现结合图1中每个变频器和电动机1的其中一相进行说明，定义从上到下的第1 个变频器、第2个变频器……第η个变频器的输出电压分别为Ul、U2……Un，且输出电流分 别为ivfdl、ivfd2……ivfdn，连接在第1个变频器~第η个变频器的输出端和电动机1之间的 电感的电感值分别为L2......Ln，电动机1的反电动势为e。，电动机1的定子电阻为R，电 动机1的定子漏电感为L1，频域为S。因此第k个变频器的输出电流ivfdk可由公式⑴表 示如下：
[0007] 其中k、i为正整数，且k e [1，n]，i e [1，n]，QS+R为电动机1的阻抗。
[0008] 电动机1的总电流i_由公式⑵表示如下：
[0009]
[0010] 根据公式（1)可以得知，每个变频器的输出电流与所有变频器的输出电压都有 关，即对某一变频器的输出电压进行控制时，除了改变该变频器的输出电流外，还能影响其 他变频器的输出电流，变频器的输出电流和变频器的输出电压耦合在一起，因此无法实现 变频器并联的均流控制，导致变频器并联系统的性能较差。
【发明内容】
[0011] 针对上述现有技术，本发明的一个实施例提供了一种变频器并联的均流控制方 法，所述变频器的个数为η，η是大于1的整数，所述η个变频器输出端分别通过电感并联至 电动机，所述方法包括下列步骤：
[0012] 1)将所述电动机的总电流或主变频器的输出电流作为与所述主变频器相对应的 主负反馈控制器的主被控制量，根据电动机的速度基准值或转矩基准值计算与所述主被控 制量对应的主参考输入量，根据所述主参考输入量和所述主被控制量得到主控制量，根据 从变频器的输出电流、主变频器的输出电流、连接在主变频器输出端的电感的理论值和连 接在从变频器输出端的电感的理论值计算与所述从变频器相对应的从负反馈控制器的从 被控制量，根据所述从负反馈控制器的从参考输入量和所述从被控制量得到从控制量，其 中设定η个变频器中的任意一个为主变频器，其余的η-1个变频器为从变频器；
[0013] 2)将所述主控制量作为所述主变频器的输出电压，将所述从控制量和所述主变频 器的输出电压相加得到所述从变频器的输出电压；
[0014] 3)根据所述主变频器的输出电压给所述主变频器中的逆变器提供主脉宽调制信 号，根据所述从变频器的输出电压给所述从变频器中的逆变器提供从脉宽调制信号。
[0015] 优选的，所述主负反馈控制器的控制对象为
与 第m个变频器相对应的第m个负反馈控制器的从被控制量等于H Ivfdni-L/ ivfdl)与所述 第m个负反馈控制器的从参考输入量之和，且所述第m个负反馈控制器的控制对象为k/S ; 其中所述η-1个从变频器分别标示为第2个变频器~第η个变频器，L/为连接在主变频器 输出端的电感的理论值，ivfdl为主变频器的输出电流，Ln/为连接在第m个变频器输出端的 电感的理论值，ivfdni为第m个变频器的输出电流，Z为电动机的阻抗，S为频域，k为第m个 负反馈控制器的反馈常数且k"古0, m e [2, η]。
[0016] 优选的，在所述步骤2)中，还包括根据所述电动机的转速计算反电动势，并将所 述反电动势和所述主控制量相加作为所述主变频器的输出电压。
[0017] 优选的，所述主被控制量的初始值为0,所述从被控制量的初始值为0,所述反电 动势的初始值为0。
[0018] 优选的，所述 km = I/ (L/ +Lm'）。
[0019] 优选的，所述从参考输入量的数值为0。
[0020] 优选的，所述主负反馈控制器和从负反馈控制器为比例积分控制器或比例积分微 分控制器。
[0021] 本发明的一个实施例还提供了一种变频器并联的均流控制系统，所述变频器的个 数为η，η是大于1的整数，所述η个变频器输出端分别通过电感并联至电动机，所述系统包 括：
[0022] 负反馈控制器参数计算装置，用于将所述电动机的总电流或主变频器的输出电流 作为与所述主变频器相对应的主负反馈控制器的主被控制量，根据电动机的速度基准值或 转矩基准值计算与所述主被控制量对应的主参考输入量，根据所述主参考输入量和所述主 被控制量得到主控制量，根据从变频器的输出电流、主变频器的输出电流、连接在主变频器 输出端的电感的理论值和连接在从变频器输出端的电感的理论值计算与所述从变频器相 对应的从负反馈控制器的从被控制量，根据所述从负反馈控制器的从参考输入量和所述从 被控制量得到从控制量，其中设定η个变频器中的任意一个为主变频器，其余的η-1个变频 器为从变频器；
[0023] 变频器的输出电压计算装置，用于将所述主控制量作为所述主变频器的输出电 压，将所述从控制量和所述主变频器的输出电压相加得到所述从变频器的输出电压；
[0024] 脉宽调制信号发生装置，用于根据所述主变频器的输出电压给所述主变频器中的 逆变器提供主脉宽调制信号，根据所述从变频器的输出电压给所述从变频器中的逆变器提 供从脉宽调制信号。
[0025] 优选的，所述主负反馈控制器的控制对象为
与 第m个变频器相对应的第m个负反馈控制器的从被控制量等于H Ivfdni-L/ ivfdl)与所述 第m个负反馈控制器的从参考输入量之和，且所述第m个负反馈控制器的控制对象为k/S ; 其中所述η-1个从变频器分别标示为第2个变频器~第η个变频器，L/为连接在主变频器 输出端的电感的理论值，ivfdl为主变频器的输出电流，Ln/为连接在第m个变频器输出端的 电感的理论值，ivfdni为第m个变频器的输出电流，Z为电动机的阻抗，S为频域，k为第m个 负反馈控制器的反馈常数且k"古0, m e [2, η]。
[0026] 优选的，变频器的输出电压计算装置还包括反电动势计算装置，用于根据所述电 动机的转速计算反电动势，并将所述反电动势和所述主控制量相加作为所述主变频器的输 出电压。
[0027] 优选的，所述主被控制量的初始值为0,所述从被控制量的初始值为0,所述反电 动势的初始值为〇。
[0028] 优选的,所述 km = I/ (L/ +Lm'）。
[0029] 优选的，所述从参考输入量的数值为0。
[0030] 优选的，所述主负反馈控制器和从负反馈控制器为比例积分控制器或比例积分微 分控制器。
[0031] 本发明的变频器并联的均流控制方法能够控制并联的变频器的输出电流满足所 需的比例关系，并且可以将具有不同输出功率的变频器并联从而给电动机提供任意所需功 率，提高并联的变频器选择自由度和能量的利用率。
【附图说明】
[0032] 以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：
[0033] 图1是现有技术的变频器并联的电路图，其中图1只示出了每一个变频器中的逆 变器。
[0034] 图2是图1所示的从变频器与主变频器的电流差的计算原理图。
[0035] 图3是本发明较佳实施例的变频器并联的均流控制方法中对变频器的输出电压 和输出电流解耦的原理图。
[0036] 图4是本发明较佳实施例的变频器并联的均流控制方法中的比例积分控制器的 原理图。
[0037] 图5是本发明较佳实施例的变频器并联的均流控制的流程图。
【具体实施方式】
[0038] 为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实 施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。为了叙述方便，在此将第1个变频器命名为主变频器，用于控制主变 频器的输出电流的比例积分控制器为主比例积分控制器PI1，其余的n-1个变频器为从变频 器，分别命名为第2个变频器~第η个变频器，用于控制第2个变频器~第η个变频器的输 出电流的比例积分控制器分别为第2个比例积分控制器PI2~第η个比例积分控制器ΡΙη。 本领域技术人员可以理解，η个并联变频器中的