无主可并联逆变电源控制技术

主从设置法和平均电流法都无法实现冗余技术，使并联电源模块系统的可靠性得不到很好的保证；而采用自主均流芯片UC3902依据特有的性能，如：“均流精度高，动态响应好，可以实现冗余技术等”, 自主均流法实质上是在N个并联的模块中，输出电流最大的模块将自动成为主模块，其余的模块则成为从模块，各个从模块的电压误差依次被整定，以调节负载电流分配的不均衡。由于N个并联的模块中，事先没有人为设定哪个模块为主模块，而是按输出电流的大小随机排序，输出电流大的模块自动成为主模块。本控制系统采用此芯片可以直接得到均流误差信号，简化了控制系统复杂的电流计算，提高了系统可靠性。

UC3902集成芯片通过精确地调整变换器的输出电压以匹配所有的输出电流。另外，此芯片有一个独特的有利条件是使用了差模均载母线，这种结构大大增强了系统对噪音的抑制能力。UC3902均流芯片应用在电力电源中具有如下的特点：（1）均流精度高（2）外围电路设计简单，不象UC3907那样过于复杂（3）易于做热插拔操作。

4　 软件设计部分：

控制部分主程序主要完成开机检测、均流计算、同步捕捉、计算调制度，输出SPWM波、限流保护策略。

4.1　均流计算：

从理论上讲DC/AC逆变模块的并联条件是：各模块输出电压的频率、相位和幅值以及内阻完全相同，才能实现并联运行，并联模块输出的电流、功率完全均衡。实际系统中，由于各模块硬件的分散性是不可避免的，各模块的基准正弦信号的频率和幅值也会有微小差异；以上差异都会导致各模块输出电压的相位和幅值不等；相位差会引起模块之间产生有功环流，幅值差会引起模块间产生无功环流。

由无功功率公式

，

可知（其中N为系统中并联模块总数，n表示第n个模块，为功率因数，是均流差值），减少即可减少无功环流。

无功功率电流调节可采用功率偏差控制策略，逆变器通过模块检测出本模块的均流偏差值，来调节本模块输出的电压值，使各个并联逆变器模块输出的无功功率相等，达到均流的目的。为了使得每个并联逆变器的电流达到均等地目的，在每个并联逆变器的控制环上除了电压控制环之外还加了一个均流环。控制框图如下图3所示。在均流控制中，均流差值信号由均流芯片uc3902给出，均流环采用不完全微分PID控制，以减小由于单个模块数据错误而对整个系统的冲击。为保证实际均流的可行性和调整范围，采用模糊控制的思想，限定均流实际输出的电压在一定范围之内（即调整后的实际输出电压在标准电压内），这样可以保证均流的可靠性。同时单步调整的幅度不能过大，一般在1V以内，否则会引起较大的环流波动。

系统闭环控制图3

4.2　同步控制策略

逆变电源系统中，为抑制模块间环流的影响，必须保证各逆变模块输出电压的相位、幅值及频率的一致性，这是实现并机控制的前提。

本系统可并联逆变器采用自同步和外同步结合的全新原理设计如图4，在有外部同步信号的时候，逆变器输出可以跟踪电网同步或监控器给定的同步；在同步控制单元检测一段时间如果没有外同步信号，同步信号线自动切换到自激电路，保证监控单元出现故障也能够正常工作。这种同步控制方式即使有某个模块因为故障损坏不能输出同步信号，也不影响并联运行，从而实现了内同步和外同步相结合的同步机制，这是本系统一大特点。逆变器用2407A 的捕获单元，通过捕获同步脉冲，在中断程序中完成与市电相位、频率的同步。

同步控制电路4