[发明专利]一种分布式ISOP逆变器及其输入均压输出同幅值控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分布式ISOP逆变器及其输入均压输出同幅值控制方法，属于电能变换装置的直流-交流变换器领域。

背景技术

近年来，随着对电力电子技术的深入研究，人们对电能变换装置的要求越来越高，特别是在许多高直流输入电压的应用场合，对其后级变换器中器件的选取比较困难。例如在城市轨道交通车辆中，它们的受流器从架空接触网或第三轨接收直流电能，其供电电网有750V直流及1500V直流两种体制，前者允许电压变化范围为500--900V，后者允许电压变化范围为1000--1800V。又例如我国铁路旅客列车采用600V直流供电，其电压变化范围为500--660V直流，船舶供电系统中电源电压有的采用850--1250V直流，高速电气铁路中的直流母线电压更是高达2160--2600V。可见，如此高的输入电压幅值，对上述电气系统中的逆变电源器件的选取提出了严峻的挑战。另外，在某些场合，比如三相输入，如果采用功率因数校正技术，功率因数校正变换器的输出电压可能高达800--1000V，后级变换器很难选择合适的开关器件。

标准化模块的串并联组合系统作为电力电子系统集成的重要分支，采用串并联的组合连接方式，可以由多个小功率、低压(输入和输出)的标准化模块得到灵活多变的、任意输入和输出性能的功率变换系统。其中的输入串联型逆变器系统(包括输入串联输出并联和输入串联输出串联逆变器)非常适用于上述船舶、高速电气铁路和城市轨道交通等电气系统中的逆变电源。由于该类系统输入端采用串联结构，每个模块的输入电压将降低到原来的                                                (为模块数)，很容易选择合适的开关器件，同时，输入串联输出并联逆变器系统还特别适用于输出电流较高的交流用电场合。对于该类变换器系统，目前需要解决的关键问题是各模块输入电压和输出电流的均衡问题。

发明内容

针对高压直流输入、大电流交流输出场合，本发明提出了一种分布式ISOP逆变器及其输入均压输出同幅值控制方法，以解决输入电压和输出电流的均衡问题以及系统的模块化问题。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种分布式ISOP逆变器，包括电源电路和个逆变器模块，所述电源电路包括输入源和个输入分压电容--，个输入分压电容--依次串接后并联于输入源的正负输入端之间，所述个逆变器模块均是由全桥直流变换器连接全桥逆变器构成，全桥直流变换器的输入端作为逆变器模块的输入端，全桥逆变器的输出端作为逆变器模块的输出端，其中为大于等于2的自然数，所述个逆变器模块的输入端分别并联于相应输入分压电容的两端，个逆变器模块的输出端并联后并联于负载的两端，每个逆变器模块具有自己的控制环路，仅通过输出电压基准同步母线、输入均压母线和平均电流母线三根母线将系统中的逆变器模块连接起来，实现系统模块化。

一种分布式ISOP逆变器的输入均压输出同幅值控制方法，包括如下步骤：

(1)每个逆变器模块输出电压采样信号经倍衰减后得到输出电压反馈，为逆变器模块输出电压闭环采样系数，输出电压反馈与基准电压相减后再经输出电压调节器得到输出信号，其中基准电压通过数字信号处理器DSP同步；将所有逆变器模块输出电压调节器输出信号取平均，得到平均电感电流给定信号，通过平均电流母线将平均电感电流给定信号引入各个逆变器模块，作为每个逆变器模块的初始电感电流给定信号；

(2)各逆变器模块的输入电压信号先经倍衰减后，通过精密电阻连接到输入均压母线，得到输入电压给定信号，为输入电压衰减系数；输入电压给定信号与每个逆变器模块输入电压采样信号相减后再经均压调节器得到各逆变器模块的直流误差信号，其中均压调节器采用比例调节器，将每个逆变器模块的初始电感电流给定信号和各自的直流误差信号通过等幅值移相电路，其输出信号作为各个逆变器模块的电感电流基准信号；

(3)各逆变器模块的逆变级电感电流采样信号均先经倍衰减后与相应逆变器模块的电感电流基准相减再通过三态滞环电流调节器得到各逆变器模块的输出电感电流，为电流内环采样系数；各逆变器模块的输出电感电流减去输出电容电流后得到各自的输出电流，将所有逆变器模块的输出电流相加后乘以输出阻抗即得到系统输出电压。

本发明的有益效果如下：

1、逆变器系统的主电路拓扑采用高频隔离的两级式结构，便于实现各模块输入端串联输出端并联的架构。