专利名称：一种带隔离变压器的三相两电平逆变器并联控制方法
技术领域：
本发明主要涉及到逆变器并联控制设计领域，特指一种带隔离变压器的三相两电平逆变器并联控制方法。
背景技术：
以动车组辅助供电系统为例，作为动车组辅助供电系统的一部分，辅助逆变器主要用来提供稳定的单相或三相交流电供空调机组、通风装置、空压机、电加热器、客室照明等交流辅助负载使用。目前绝大多数车辆的辅助逆变器均为单机运行，容量较大，可靠性不高。因此，为了提高动车组辅助供电系统的供电可靠性，为辅助供电提供冗余，可将多台辅助逆变器并联运行。现有逆变器并联控制方法主要有集中控制式、主从控制式、分散控制式和无互联 线控制式。前三种控制方法共同的缺点是逆变模块之间互联线很多，可靠性差，易受干扰，且难以扩展，控制单元运算复杂。无互联线逆变器并联控制使得并联系统结构简单，抗干扰能力强，易于扩展。当一台逆变器出现故障时，其他逆变器仍可以正常运行，继续为辅助交流负载供电，使其仍可以正常工作，增加了系统的可靠性。同时，多台逆变器并联运行，减小了单台逆变器的输出容量要求，进而减轻了逆变器功率器件的应力。但是，现有的无互联线逆变器并联控制并未能真正实现“无互联线控制”，且控制算法十分复杂，实现起来非常困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种原理简单、易实现、可以提高系统的抗干扰能力、大大增强系统的可靠性，同时也降低系统硬件成本的带隔离变压器的三相两电平逆变器并联控制方法。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案一种带隔离变压器的三相两电平逆变器并联控制方法，其步骤为①每个辅助逆变器与一隔离变压器相连通过辅助逆变器的调节把直流电调制成具有一定幅值和频率的交流电，再经过隔离变压器降压和滤波供给动车组上的交流辅助负载使用；所述隔离变压器的次边通过辅助接触器与动车组上的母线连接；②采样所述辅助逆变器的输出线电流和隔离变压器次边的线电压，计算所述辅助逆变器的瞬时输出有功功率和无功功率并进行滤波处理；③通过下垂特性算法产生所述辅助逆变器均流控制的电压幅值给定信号和频率给定信号；④通过电压闭环控制和频率闭环控制使得所述辅助逆变器输出一定电压幅值和频率的三相交流电。作为本发明的进一步改进所述步骤②是通过将隔离变压器次边的线电压折算到原边侧，在原边侧估算辅助逆变器输出功率，其具体流程为2. I幅值折算将隔离变压器次边的线电压的幅值Ud和Uq通过隔离变压器的设计变比K折算到原边侧；2. 2相位折算对隔离变压器次边线电压Uab和Ubc进行锁相，得到次边线电压的相位Θ ;然后，根据隔离变压器的设计参数推算出原次边线电压的相位差Λ Θ，得到原边线电压的相位f;2. 3将原边线电压还原把得到的原边线电压幅值UD、UQ以及相位f通过坐标变换转换成三相电压；2. 4辅助逆变器的输出功率估算有功功率
权利要求
1.一种带隔离变压器的三相两电平逆变器并联控制方法，其特征在于，步骤为 ①每个辅助逆变器与一隔离变压器相连通过辅助逆变器的调节把直流电调制成具有一定幅值和频率的交流电，再经过隔离变压器降压和滤波供给动车组上的交流辅助负载使用；所述隔离变压器的次边通过辅助接触器与动车组上的母线连接； ②采样所述辅助逆变器的输出线电流和隔离变压器次边的线电压，计算所述辅助逆变器的瞬时输出有功功率和无功功率并进行滤波处理； ③通过下垂特性算法产生所述辅助逆变器均流控制的电压幅值给定信号和频率给定信号; ④通过电压闭环控制和频率闭环控制使得所述辅助逆变器输出一定电压幅值和频率的三相交流电。
2.根据权利要求I所述的带隔离变压器的三相两电平逆变器并联控制方法，其特征在于，所述步骤②是通过将隔离变压器次边的线电压折算到原边侧，在原边侧估算辅助逆变器输出功率，其具体流程为 2. I幅值折算将隔离变压器次边的线电压的幅值Ud和Uq通过隔离变压器的设计变比K折算到原边侧； 2.2相位折算对隔离变压器次边线电压Uab和Ubc进行锁相，得到次边线电压的相位Θ ;然后，根据隔离变压器的设计参数推算出原次边线电压的相位差Λ Θ，得到原边线电压的相位炉 2.3将原边线电压还原把得到的原边线电压幅值UD、UQ以及相位f通过坐标变换转换成三相电压； 2.4辅助逆变器的输出功率估算 有功功率P = Uaia+Ubib+Uci。，其中iaibi。为隔离变压器的原边线电流，uaubuc为隔离变压器的原边相电压； 无功功率
3.根据权利要求2所述的带隔离变压器的三相两电平逆变器并联控制方法，其特征在于，所述步骤③中，下垂特性算法的控制方程为频率给定信号f = fo-mP,电压幅值给定信号V = Vtl-IiQ,其中&和Vtl为辅助逆变器在空载时的输出电压频率和幅值。
4.根据权利要求I 3中任意一项所述的带隔离变压器的三相两电平逆变器并联控制方法，其特征在于在进行并联控制时，启动之初，上位机随机指派一台辅助逆变器作为主机逆变器并给主机发出启动命令，主机启动之后输出稳定的三相交流电压；合上该供电支路上的辅助接触器后把三相交流电压送给母线，此时连接在母线上的一批固定负载立即得电开始工作，同时其它辅助逆变器采集母线上的三相电压进行锁相；上位机在判断主机正常启动之后发出启动命令给其它辅助逆变器，其它辅助逆变器在锁相成功后选择在母线电压相位零点处启动，使得其输出的电压幅值和相位基本上与母线电压一致；合上其它辅助逆变器支路上的辅助接触器，完成多台辅助逆变器的并联输出；此后再分批合上负载接触器投入负载工作。
5.根据权利要求4所述的带隔离变压器的三相两电平逆变器并联控制方法，其特征在于，在主机辅助逆变器启动时，辅助变压器次边的两个电压传感器分别采集三相电的Uab和Ubc线电压瞬时值，作为控制算法部分的输入量；Uab和Ubc通过坐标变换把三相正弦线电压转换成两个直流电压分量Ud和Uq ;幅值不变原则的坐标变换公式如下
全文摘要
一种带隔离变压器的三相两电平逆变器并联控制方法，其步骤为①每个辅助逆变器与一隔离变压器相连通过辅助逆变器的调节把直流电调制成具有一定幅值和频率的交流电，再经过隔离变压器降压和滤波供给动车组上的交流辅助负载使用；②采样辅助逆变器的输出线电流和隔离变压器次边的线电压，计算辅助逆变器的瞬时输出有功功率和无功功率并进行滤波处理；③通过下垂特性算法产生所述辅助逆变器均流控制的电压幅值给定信号和频率给定信号；④通过电压闭环控制和频率闭环控制使得所述辅助逆变器输出一定电压幅值和频率的三相交流电。本发明具有原理简单、易实现、可以提高系统的抗干扰能力、大大增强系统的可靠性，同时也降低系统硬件成本等优点。
文档编号H02J3/38GK102891500SQ20121036072
公开日2013年1月23日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者冯江华, 魏凯, 尚敬, 张志学 申请人:株洲南车时代电气股份有限公司