的耐壓值。對(duì)競(jìng)賽題目進(jìn)行分析，由于題目要求逆變器輸出線電壓的負(fù)載調(diào)整率低于0.3%，可見(jiàn)逆變器并聯(lián)供電的時(shí)候必須保證輸出線電壓恒定。另一方面，題目要求兩個(gè)逆變器在輸出時(shí)能夠做到功率分配的控制，也就說(shuō)明逆變器必須也能夠有效地控制各自的輸出電流。需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)并聯(lián)系統(tǒng)三相輸出的恒壓和各逆變器的恒流控制，是本次競(jìng)賽題目的難點(diǎn)所在。下面則針對(duì)于本題的要求，對(duì)控制方法的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。
為了解決題目要求的對(duì)輸出線電壓的恒壓控制，并做到對(duì)各個(gè)逆變器的恒流控制，可以考慮對(duì)兩個(gè)逆變器采用不同的控制策略。對(duì)逆變器1做恒定線電壓的閉環(huán)控制，在負(fù)載不變的情況下，并聯(lián)系統(tǒng)輸出的總電流是恒定的。在此基礎(chǔ)上，對(duì)逆變器2做恒流并網(wǎng)控制，將逆變器1的輸出視為主電網(wǎng)，控制逆變器2的輸出并網(wǎng)電流恒定。那么只要使得逆變器2的給定電流與總電流之間保持一定的比例關(guān)系，就可以保證逆變器1和逆變器2的輸出電流能夠按照設(shè)定的比例分配。
但是對(duì)于兩個(gè)逆變器的控制方案，也有多種選擇，下面分開(kāi)進(jìn)行討論：
方案一：采用單片機(jī)控制兩個(gè)逆變器，在輸出進(jìn)行反饋兩路電壓電流信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)，采用PID算法控制定時(shí)器輸出占空比，從而控制輸出電流和電壓，方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。但是由于此題是屬于并聯(lián)供電系統(tǒng)，而單片機(jī)輸出PWM占空比精度有限，可能導(dǎo)致兩個(gè)逆變器之間壓差過(guò)高，導(dǎo)致電流過(guò)大，或者導(dǎo)致輸出電流不精準(zhǔn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
方案二：采用硬件控制方法，利用dac產(chǎn)生3路相差互為120度的正弦調(diào)制波，逆變控制采用硬件反饋控制，輸入需要調(diào)制波形，逆變輸出就會(huì)跟隨調(diào)制波形成比例輸出。但是這樣需要采集兩路的電流有效值，通過(guò)控制DAC調(diào)制波的幅值，來(lái)控制逆變輸出電流，通過(guò)兩路測(cè)得的逆變輸出電流有效值，來(lái)調(diào)整逆變輸出電流比例。由于是硬件控制，所以控制速度夠快，控制精度也能很高。
方案三：在兩個(gè)逆變器的控制中，對(duì)逆變器1的恒壓控制，通過(guò)采樣并聯(lián)系統(tǒng)輸出線電壓作為反饋，而采用數(shù)字PID對(duì)逆變器輸出的線電壓有效值進(jìn)行閉環(huán)控制。而對(duì)于逆變器2的恒流并網(wǎng)控制，采用三相電流跟蹤控制，而各相跟蹤的參考信號(hào)，則通過(guò)采樣逆變器1對(duì)應(yīng)相輸出的線電流輸出獲得。這樣通過(guò)設(shè)置采樣回路上的放大系數(shù)，就可以控制逆變器2的輸出線電流保持與逆變器1相應(yīng)線電流的比例關(guān)系。同時(shí)，由于逆變器1采用的是有效值閉環(huán)控制，所以其慣性系數(shù)大，更接近于電網(wǎng)慣性大的特點(diǎn)。而逆變器2采用瞬時(shí)值跟蹤控制，慣性系數(shù)小，能夠快速的對(duì)負(fù)載變化做出響應(yīng)，提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。
方案二與方案三都是采用了硬件控制，理想效果也差不多，方案二需要3路DAC，現(xiàn)有的單片機(jī)中內(nèi)置DAC通道不夠，需要另外外加DAC，需要采集電流有效值，需要軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制。但是相比于方案二，方案三只需要三個(gè)電流互感器和三個(gè)放大器，就可以完成電流逆變輸出的同頻、同相、同比例。
綜合以上分析，選擇方案三。
2系統(tǒng)理論分析與計(jì)算所以輸入電容可以選擇的耐壓值。
MOS管選擇低導(dǎo)通電阻的IRF4310，其耐壓值為100V 導(dǎo)通電阻
=5.6mΩ
開(kāi)關(guān)頻率設(shè)定為36kHz，通過(guò)LC濾波，設(shè)計(jì)截止頻率為1kHz。
由于需要輸出為50Hz的交流信號(hào)，輸出電容阻抗為
,如果C取得很大，那么阻抗就很小，那么就會(huì)導(dǎo)致輸出電壓低，空載電流大，效率低等現(xiàn)象。所以取得47uf。根據(jù)公式：
得到輸出電感為539mH，因?yàn)槭禽敵鲂枰氖遣⒙?lián)供電，為了使我的逆變器有較好的控流能力，可以考慮加大一點(diǎn)電感，所以選取1mH的環(huán)型電感。
由于此逆變打算作為交流恒流源，所以輸出電感打算在逆變器1的基礎(chǔ)上增加一倍，所以選擇2mH電感。
2.2 控制方法分析逆變器1主要采用軟件PID控制方式。通過(guò)采集輸出電壓的有效值，反饋回單片機(jī)，由單片機(jī)控制SPWM占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
逆變器2主要采用滯環(huán)比較型電流跟蹤法。如圖1通過(guò)檢測(cè)輸出電流，把輸出電流與參考信號(hào)進(jìn)行誤差放大，將誤差放大信號(hào)送入滯回比較器，再將滯回比較器輸出通過(guò)一個(gè)反相器形成一路互補(bǔ)的PWM波形，來(lái)控制mos管的開(kāi)關(guān)，從而控制該相輸出電流增大或者減小，通過(guò)電感對(duì)電流的扼制作用，電流不會(huì)變化的太快。而電感越小開(kāi)關(guān)頻率也會(huì)越高。此電路可以根據(jù)輸入的參考信號(hào)，做到輸出電流實(shí)時(shí)跟蹤參考信號(hào)，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控流能力強(qiáng)。
此系統(tǒng)中可以將逆變器1輸出三相的線電流波形，通過(guò)電流互感器轉(zhuǎn)換成信號(hào)作為圖1中的
、
、
，以U相來(lái)討論：
設(shè)逆變器1的U相電流波形 
、逆變器2的U相電流波形
，通過(guò)電流互感器，檢測(cè)逆變器1的電流波形作為
：
（1）
而滯環(huán)比較電流跟蹤逆變電路輸出電流是可以跟蹤波形，即
（2）
又因?yàn)檩敵鲭妷簽檎也ㄇ邑?fù)載為阻性，所以輸出的總電流為正弦波
，所以
由公式（1）(2)化簡(jiǎn)為：
所以輸出總電流A為多少，輸出電流比都為k*m 。k為逆變器1互感器電流采集系數(shù)，m為逆變器2滯環(huán)比較控制器電流反饋的系數(shù).
3電路與程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，主要包括兩個(gè)三相橋式逆變，逆變器1控制器、逆變器2控制器。其中逆變器1控制器由單片機(jī)最小系統(tǒng)，電壓電流有效值采集電路，輔助電源組成。逆變器2控制器則由三個(gè)滯環(huán)比較控制電路與交流電流采集模塊組成。逆變器1在并聯(lián)的時(shí)候主要起到交流恒壓的作用，使三相輸出線電壓恒定在24V。逆變器2在并聯(lián)的時(shí)候起到了控流作用，逆變器2實(shí)際上屬于一個(gè)交流恒流源，輸出線電流的大小與輸入的參考信號(hào)成比例關(guān)系，通過(guò)參考信號(hào)可以控制逆變器2輸出線電流的大小。而在此系統(tǒng)中，以逆變器1的三相輸出線電流作為參考信號(hào)，既可以保證逆變器2的輸出能保持與逆變器1同頻同相，還能夠保證逆變器1和2輸出電流比恒定。
滯回比較器互補(bǔ)輸出
1、測(cè)試方案
0.2V fo=50
0.2Hz
=92.2%。
0.2A
=24.01V
=24.03V
=
=0.08%
=1.550A，
=1.525A1A時(shí) | 逆變器1 | 逆變器2 |
1:1 | 0.537A | 0.499A |
1:2 | 0.700A | 0.337 |
3A時(shí) | 逆變器1 | 逆變器2 |
1:1 | 1.550A | 1.525 |
1:2 | 2.042A | 1.016A |
微電網(wǎng)系統(tǒng).7z
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