逆變器并聯(lián)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)環(huán)流的研究

摘要：多逆變器構(gòu)成的微電網(wǎng)在孤島運(yùn)行時(shí)，逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中會(huì)存在環(huán)流問(wèn)題。對(duì)現(xiàn)有環(huán)流問(wèn)題進(jìn)行擴(kuò)展分析，提出開(kāi)關(guān)環(huán)流的概念，并基于開(kāi)關(guān)器件級(jí)的電路模型，研究電路參數(shù)與開(kāi)關(guān)環(huán)流之間的關(guān)系，提出能夠較好抑制開(kāi)關(guān)環(huán)流的電路參數(shù)的設(shè)計(jì)原則。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)明確了所提出的開(kāi)關(guān)環(huán)流概念的理論和實(shí)際意義，并驗(yàn)證了對(duì)其分析以及抑制的電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法的有效性和可行性。
關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)；逆變器并聯(lián)；開(kāi)關(guān)環(huán)流；紋波

1 引言
微電網(wǎng)將各種類(lèi)型的分布式能源通過(guò)多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)連接在一起。當(dāng)微電網(wǎng)運(yùn)行于孤島模式時(shí)，其系統(tǒng)電壓由各并聯(lián)逆變器共同支撐，而逆變器并聯(lián)系統(tǒng)由于存在環(huán)流問(wèn)題，會(huì)影響微電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。目前，環(huán)流的分析和抑制是微電網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的重要研究?jī)?nèi)容。
文獻(xiàn)從逆變器并聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性角度著手，建立了小信號(hào)模型，并基于穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)性能分析，得出了控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響關(guān)系。文獻(xiàn)提出環(huán)流阻抗的概念，并在此基礎(chǔ)上提出了環(huán)流阻抗調(diào)節(jié)器用以改變并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流阻抗，取得較好的效果。文獻(xiàn)對(duì)基于電壓電流雙環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中的環(huán)流特性進(jìn)行了建模和分析。建立基于等效輸出阻抗和求解微分方程的環(huán)流特性分析方法，并給出了逆變器輸出有、無(wú)功環(huán)流與輸出電壓幅值和相位之間的定量關(guān)系。文獻(xiàn)對(duì)三相逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中的零序環(huán)流進(jìn)行了模型和分析研究。文獻(xiàn)提出逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中統(tǒng)一調(diào)制概念，但與之相關(guān)的各因素間如何相互影響及如何進(jìn)行抑制等問(wèn)題，還未更深入探討。
這里在基于文獻(xiàn)的研究成果上，對(duì)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中環(huán)流概念進(jìn)行了擴(kuò)展，提出了開(kāi)關(guān)環(huán)流的概念，同時(shí)基于開(kāi)關(guān)器件級(jí)模型對(duì)開(kāi)關(guān)環(huán)流問(wèn)題進(jìn)行了詳盡分析。通過(guò)分析并聯(lián)系統(tǒng)中各電路參數(shù)與開(kāi)關(guān)環(huán)流之間的相互關(guān)系，提出了能較好抑制開(kāi)關(guān)環(huán)流的電路參數(shù)的設(shè)計(jì)原則。最后通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)證明了所提出的開(kāi)關(guān)環(huán)流概念的理論和實(shí)際意義，并驗(yàn)證了電路參數(shù)設(shè)計(jì)方法的有效性和可行性。

2 開(kāi)關(guān)環(huán)流的概念
圖1示出由兩臺(tái)單相半橋逆變器構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)，為單個(gè)負(fù)載供電的等效電路圖。理想情況下，兩逆變器模塊電路參數(shù)完全相同，任一時(shí)刻同一橋臂中有且僅有一個(gè)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，忽略開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程，并聯(lián)系統(tǒng)共有4種工作狀態(tài)，并且在兩逆變器開(kāi)關(guān)狀態(tài)不同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)環(huán)流。下面給出開(kāi)關(guān)環(huán)流的定義。逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中的環(huán)流共由三部分組成：①直流環(huán)流：由于逆變器各模塊輸出電壓的直流偏置不同而產(chǎn)生的環(huán)流；②工頻環(huán)流：由于各模塊輸出電壓工頻分量(幅值、相位)的差異而產(chǎn)生的環(huán)流；③開(kāi)關(guān)環(huán)流：由于各模塊對(duì)應(yīng)橋臂上非線(xiàn)性開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)不同步而產(chǎn)生的以開(kāi)關(guān)頻率為變化頻率的環(huán)流。