專利名稱：消除逆變器并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中直流環(huán)流的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜態(tài)逆變電源系統(tǒng)，具體地說(shuō)特別涉及消除使用外特性下垂法的單相逆變器并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中直流環(huán)流的裝置。
背景技術(shù)：
以單相逆變器為核心的特種電源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于諸如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備以及航空航天設(shè)備等系統(tǒng)中，隨著對(duì)于這種電源的容量和穩(wěn)定性要求的日益增高，使用多臺(tái)單相電源并聯(lián)運(yùn)行是一個(gè)很好的工程實(shí)施方案。但是由于單相電源輸出電壓的交變性，各臺(tái)單相電源輸出的交流電壓在幅值和相位上都有可能不同，因此很容易產(chǎn)生在各電源單元之間流動(dòng)的電流，為了區(qū)別于負(fù)載電流，這種在各電源單元之間流動(dòng)的電流被稱作環(huán)流。以

圖1右邊的兩臺(tái)電源并聯(lián)為例進(jìn)行說(shuō)明10、14分別為兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的單相逆變器甲、單相逆變器乙，24為兩臺(tái)電源共同的負(fù)載阻抗，15為兩臺(tái)電源之間的環(huán)流Icir，16、17分別為兩臺(tái)電源的輸出電流Iz1、Iz2。環(huán)流的存在，會(huì)導(dǎo)致供電效率的降低，在嚴(yán)重的情況下甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)電源系統(tǒng)的崩潰。
單相逆變器的輸出電壓中包含交流分量和直流分量，當(dāng)多臺(tái)單相逆變器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，各單相逆變器的輸出電壓的交流分量的差異會(huì)產(chǎn)生交流環(huán)流，而各單相逆變器的輸出電壓的直流分量的差異會(huì)產(chǎn)生直流環(huán)流。為了消除單相逆變器并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中的交流環(huán)流，一種稱作外特性下垂法的控制方法，已經(jīng)公開(kāi)多年了。例如，Ernane Antonio Alves Coelho，PorfirioCabaleiro Cortizo，和Pedro Francisco Donoso Garcia在IEEE工業(yè)應(yīng)用學(xué)報(bào)(IEEE Transactionson Industrial Applications)，2002年第38卷、第21期所著的“在獨(dú)立的交流電源系統(tǒng)中并聯(lián)連接的逆變器的小信號(hào)穩(wěn)定性(Small-signal stability for parallel-connected inverters instandalone ac supply systems)”。該方法源于如下理論單相逆變器并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中，各單相逆變器的輸出功率可以分為無(wú)功功率和有功功率，而所述各單相逆變器輸出電壓之間幅值上的差異將產(chǎn)生額外的無(wú)功功率，且具有越大的輸出電壓幅值的單相逆變器將產(chǎn)生越多的額外無(wú)功功率；而各單相逆變器輸出電壓之間相位上的差異將產(chǎn)生額外的有功功率，且具有越大的輸出電壓相位的單相逆變器將產(chǎn)生越多的額外有功功率。根據(jù)這個(gè)理論，設(shè)法控制參加并聯(lián)的每一臺(tái)逆變器使它的環(huán)流Icir＝0，即既不輸入也不輸出環(huán)流，每一臺(tái)逆變器便可簡(jiǎn)便地參加并聯(lián)。
圖1還畫出了現(xiàn)有技術(shù)中使用外特性下垂法來(lái)限制參加并聯(lián)的一臺(tái)單相逆變器10的環(huán)流的原理方框圖?？刂蒲b置由基準(zhǔn)電壓電路50、幅值比較器51、相位比較器52、正弦值計(jì)算電路53、單相逆變器控制電路39、單相逆變器主回路22、電壓傳感器25、電流傳感器23、功率計(jì)算電路56、無(wú)功比例調(diào)節(jié)60、有功比例調(diào)節(jié)59共十一部分組成。操作者根據(jù)該單相逆變器需要輸送給負(fù)載24的有功功率和無(wú)功功率在基準(zhǔn)電壓電路50調(diào)節(jié)出給定的幅值和相位，這個(gè)幅值和相位值分別與由無(wú)功比例調(diào)節(jié)60和有功比例調(diào)節(jié)59來(lái)的反饋信號(hào)在幅值比較器51和相位比較器52中相比較產(chǎn)生幅值偏差157和相位偏差158；根據(jù)偏差值，正弦值計(jì)算電路53能夠計(jì)算并輸出給定電壓152，單相逆變器控制電路39根據(jù)給定電壓152去控制單相逆變器主回路22產(chǎn)生需要的電壓幅值和相位；單相逆變器主回路22兩端并聯(lián)有電壓傳感器25，單相逆變器主回路22的輸出電流16的流出端還通過(guò)導(dǎo)線27與負(fù)載24的電流流入端相連接，導(dǎo)線27還與另一臺(tái)參加并聯(lián)的單相逆變器14的輸出電流17的流出端連接、單相逆變器主回路22的輸出電流16的流入端還通過(guò)導(dǎo)線28與電流傳感器23的電流流出端連接，電流傳感器23的電流流入端通過(guò)導(dǎo)線29與負(fù)載24的電流流出端相連接，導(dǎo)線29還與另一臺(tái)參加并聯(lián)的單相逆變器14的輸出電流17的流入端連接。電壓傳感器25的輸出信號(hào)156和電流傳感器23的輸出信號(hào)155分別輸入到功率計(jì)算電路56，功率計(jì)算電路56計(jì)算出無(wú)功功率159和有功功率160，它們分別被送入無(wú)功比例調(diào)節(jié)電路60和有功比例調(diào)節(jié)電路59，它們把無(wú)功功率和有功功率的信號(hào)變得可與由基準(zhǔn)電壓電路50出來(lái)的幅值和相位信號(hào)相比較，并分別在幅值比較器51和相位比較器52進(jìn)行比較，這樣就完成了對(duì)單相逆變器10的外特性下垂法的控制。對(duì)于其它參加并聯(lián)的單相逆變器也可如法炮制。
現(xiàn)有技術(shù)外特性下垂法用于單相逆變器并聯(lián)時(shí)，每臺(tái)逆變器都是獨(dú)立的，不需相互間的信號(hào)聯(lián)系，因此比較簡(jiǎn)便。實(shí)踐證明它對(duì)于消除交流環(huán)流也很有效，但令人遺憾的是它不能消除直流環(huán)流。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)外特性下垂法用于單相逆變器并聯(lián)時(shí)不能消除直流環(huán)流的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種可消除直流環(huán)流的裝置。本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上作了下述改進(jìn)1.在電流傳感器的輸出信號(hào)后加入一個(gè)交、直流電流信號(hào)分離電路；由交、直流電流信號(hào)分離電路提取的交流信號(hào)送入功率計(jì)算電路。由交、直流電流信號(hào)分離電路提取的直流信號(hào)送入直流比例因子調(diào)節(jié)電路，并在該電路中使信號(hào)的極性取反。
2.在正弦值計(jì)算電路和單相逆變器控制電路之間加入電壓偏移電路，由正弦值計(jì)算電路輸出的正弦波形電壓給定信號(hào)及由直流比例因子調(diào)節(jié)電路來(lái)的負(fù)的直流電流信號(hào)都送入電壓偏移電路，在該電路里正弦波形電壓給定信號(hào)與負(fù)的直流電流信號(hào)瞬時(shí)值相加而使正弦波形給定電壓被偏移后作為新的偏移給定電壓送給單相逆變器控制電路。
3.這里所說(shuō)的交、直流電流信號(hào)分離電路由兩個(gè)電阻、一個(gè)電容、一個(gè)電感組成；電容的一端與電流傳感器的輸出端連接，電容的另一端與第一個(gè)電阻的一端連接，第一個(gè)電阻的另一端與公共地GND連接，按單相逆變器輸出頻率計(jì)算電容的容抗在數(shù)值上應(yīng)小于第一個(gè)電阻值的1/10。電容與第一個(gè)電阻的連接點(diǎn)引出一根線接到功率計(jì)算電路的輸入端，它們構(gòu)成了高通濾波器，允許把電流傳感器輸出信號(hào)中的交流分量輸入到功率計(jì)算電路。電感的一端也與電流傳感器的輸出端連接，電感的另一端與第二個(gè)電阻的一端連接，第二個(gè)電阻的另一端與公共地GND連接，按單相逆變器輸出頻率計(jì)算電感的感抗在數(shù)值上應(yīng)大于第二個(gè)電阻值的10倍，電感與第二個(gè)電阻的連接點(diǎn)引出一根線接到直流比例因子調(diào)節(jié)電路的輸入端，它們構(gòu)成了低通濾波器，允許把電流傳感器輸出信號(hào)中的直流分量輸入到直流比例因子調(diào)節(jié)電路。
4.這里所說(shuō)的直流比例因子調(diào)節(jié)電路是由一個(gè)集成運(yùn)算放大器、兩個(gè)電阻組成的反相比例放大器第一個(gè)電阻的一端為該電路的輸入端，由交、直流電流信號(hào)分離電路來(lái)的直流電流信號(hào)與該端連接；第一個(gè)電阻的另一端與集成運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端和第二個(gè)電阻的一端連接，第二個(gè)電阻的另一端與集成運(yùn)算放大器的輸出端連接；集成運(yùn)算放大器的正輸入端與公共地GND連接。這個(gè)電路的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之比在數(shù)值上等于第二個(gè)電阻值除以第一個(gè)電阻值，在極性上輸出與輸入正好相反。比例因子，即輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的比值與具體整個(gè)電路結(jié)構(gòu)有關(guān)，其原則是使直流比例因子調(diào)節(jié)電路輸出電壓所代表的逆變器的輸出電壓的幅值與正弦值計(jì)算電路輸出的給定電壓所代表的逆變器的輸出電壓的幅值當(dāng)量相等，這樣它們?cè)陔妷浩齐娐穬?nèi)瞬時(shí)值相加才有意義。同時(shí)也需有適當(dāng)?shù)姆答伭?，具體數(shù)值需結(jié)合實(shí)際電路調(diào)試到主回路中直流分量接近零為止。
5.這里所說(shuō)的電壓偏移電路是由五個(gè)電阻和兩個(gè)集成運(yùn)算放大器組成的反相加法器和單位增益倒相器由直流比例因子調(diào)節(jié)電路來(lái)的取了反的直流電流信號(hào)接到第一個(gè)電阻的一端，正弦值計(jì)算電路的輸出信號(hào)接到第二個(gè)電阻的一端，第一個(gè)電阻的另一端、第二個(gè)電阻的另一端、第三個(gè)電阻的一端與第一集成運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端聯(lián)在一起，第三個(gè)電阻的另一端與第一集成運(yùn)算放大器的輸出端連接，第一集成運(yùn)算放大器的正輸入端接公共地GND；第一、二、三這三個(gè)電阻的阻值都應(yīng)相等，以上電路為一個(gè)反相加法器，這樣正弦值計(jì)算電路的輸出信號(hào)和直流比例因子調(diào)節(jié)電路來(lái)的取了反的直流電流信號(hào)在此相加，由于直流電流信號(hào)事先取了反，所以這兩個(gè)信號(hào)實(shí)際上是相減。
第一個(gè)集成運(yùn)算放大器的輸出又接到第四個(gè)電阻的一端，第四個(gè)電阻的另一端與第五個(gè)電阻的一端、第二個(gè)集成運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端接在一起，第五個(gè)電阻的另一端接到第二個(gè)集成運(yùn)算放大器的輸出端，第二個(gè)集成運(yùn)算放大器的正輸入端接公共地GND；第四、五個(gè)電阻的阻值相等。以上電路為一個(gè)單位增益倒相器，第二個(gè)集成運(yùn)算放大器的輸出端即為電壓偏移電路的輸出，它接到單相逆變器控制電路的輸入端。
電壓偏移電路的作用是在逆變器的給定電路中加入了主回路電流的直流分量的負(fù)反饋，因?yàn)橛烧抑涤?jì)算電路輸出的給定電壓中不包含直流分量，負(fù)反饋的結(jié)果是使主回路中的直流分量趨向于零。
以上4，5中所用的三個(gè)集成運(yùn)算放大器為一個(gè)四單元集成運(yùn)算放大器芯片中的三個(gè)運(yùn)算放大器，由對(duì)稱的正、負(fù)電源供電。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
圖1是兩臺(tái)單相逆變器并聯(lián)運(yùn)行及現(xiàn)有技術(shù)外特性下垂法在其中一臺(tái)單相逆變器中的應(yīng)用的原理框圖；圖2是本發(fā)明在一臺(tái)參加并聯(lián)運(yùn)行的單相逆變器中消除直流環(huán)流的實(shí)施例的原理框圖；圖3是本發(fā)明，在一臺(tái)參加并聯(lián)運(yùn)行的單相逆變器中消除直流環(huán)流裝置實(shí)施例的接線原理圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明目的是為了解決在現(xiàn)有技術(shù)外特性下垂法的情況下來(lái)限制單相逆變器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的直流環(huán)流。圖2是在一臺(tái)參加并聯(lián)運(yùn)行的單相逆變器中本發(fā)明消除直流環(huán)流裝置的原理框圖。由圖2可見(jiàn)，本發(fā)明由基準(zhǔn)電壓電路50、幅值比較器51、相位比較器52、正弦值計(jì)算電路53、電壓偏移電路100、單相逆變器控制電路39、單相逆變器主回路22、電壓傳感器25、電流傳感器23、交直流電流信號(hào)分離電路110、功率計(jì)算電路56、無(wú)功比例調(diào)節(jié)60、有功比例調(diào)節(jié)59、直流比例因子調(diào)節(jié)電路120共十四部分組成。
圖3為本發(fā)明的接線圖。電路各部分的連接如圖3所示，圖3的各電路圖塊中都有公共地GND，它們都接在一起作為信號(hào)的回線，下邊的敘述只提信號(hào)線不提公共地GND?；鶞?zhǔn)電壓電路50輸出給定的幅值和相位分別接到幅值比較器51和相位比較器52，由無(wú)功比例調(diào)節(jié)60和有功比例調(diào)節(jié)59來(lái)的交流反饋信號(hào)也分別通過(guò)導(dǎo)線67、66接到幅值比較器51和相位比較器52中；在比較器中，它們分別產(chǎn)生幅值偏差和相位偏差由導(dǎo)線64、65接到正弦值計(jì)算電路53；正弦值計(jì)算電路53能夠根據(jù)偏差值計(jì)算并輸出正弦波的給定電壓信號(hào)由導(dǎo)線54接到電壓偏移電路100的給定輸入端；由直流比例因子調(diào)節(jié)電路120來(lái)的主回路電流的直流分量經(jīng)比例變換和取反后的直流信號(hào)由導(dǎo)線104接到電壓偏移電路100的反饋輸入端；在電壓偏移電路100中由導(dǎo)線54來(lái)的正弦波的給定電壓152被由導(dǎo)線104來(lái)的直流信號(hào)153迭加產(chǎn)生偏移給定電壓154由導(dǎo)線101接到單相逆變器控制電路39，單相逆變器控制電路39去控制單相逆變器主回路22產(chǎn)生主回路的輸出電壓和電流。單相逆變器主回路22的電流流出端與通過(guò)導(dǎo)線27接到電壓傳感器25的1端、負(fù)載24的1端、也接到其它參加并聯(lián)的單相逆變器主回路的電流流出端。單相逆變器主回路22的電流流入端通過(guò)導(dǎo)線28接到電壓傳感器25的2端、電流傳感器23的電流流出端。電流傳感器23的電流流入端通過(guò)導(dǎo)線29接到負(fù)載24的2端、也接到其它參加并聯(lián)的單相逆變器所接的電流傳感器的電流流入端。電流傳感器23的輸出信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線32接到交、直流電流信號(hào)分離電路110的輸入端，交、直流電流信號(hào)分離電路110把交流電流分量通過(guò)導(dǎo)線102接到功率計(jì)算電路56的電流信號(hào)輸入端；電壓傳感器25的輸出信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線31接到功率計(jì)算電路56的電壓信號(hào)輸入端；功率計(jì)算電路56根據(jù)上述兩個(gè)信號(hào)計(jì)算出無(wú)功功率和有功功率，分別通過(guò)導(dǎo)線57、58接到無(wú)功比例調(diào)節(jié)60、有功比例調(diào)節(jié)59的輸入端。交、直流電流信號(hào)分離電路110又把直流電流分量通過(guò)導(dǎo)線103接到直流比例因子調(diào)節(jié)電路120的輸入端，直流比例因子調(diào)節(jié)電路120的輸出信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線104接到電壓偏移電路100的反饋輸入端。
本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上作了如下改進(jìn)1.如圖2所示，在電流傳感器23的輸出信號(hào)155后加入一個(gè)交、直流電流信號(hào)分離電路110；由交、直流電流信號(hào)分離電路110提取的交流電流信號(hào)150送入功率計(jì)算電路56。由交、直流電流信號(hào)分離電路110提取的直流電流信號(hào)151送入直流比例因子調(diào)節(jié)電路120，并在直流比例因子調(diào)節(jié)電路120中使信號(hào)的極性取反。
2.如圖2所示，在正弦值計(jì)算電路53和單相逆變器控制電路39之間加入電壓偏移電路100，由正弦值計(jì)算電路輸出的正弦波形電壓給定信號(hào)152及由直流比例因子調(diào)節(jié)電路120來(lái)的負(fù)的直流電流信號(hào)153都送入電壓偏移電路100，在電壓偏移電路100里正弦波形電壓給定信號(hào)152與負(fù)的直流電流信號(hào)153瞬時(shí)值相加而使正弦波形電壓給定信號(hào)被偏移后作為新的偏移給定電壓154傳送給單相逆變器控制電路39。
3.如圖3所示，這里所說(shuō)的交、直流電流信號(hào)分離電路110由兩個(gè)電阻R8、R9，一個(gè)電容C1，一個(gè)電感L1組成；電容C1的1端即為交、直流電流信號(hào)分離電路110的輸入端，與電流傳感器23的輸出信號(hào)線32連接，電容C1的2端與電阻R9的1端連接，電阻R9的2端與公共地GND連接，按單相逆變器的輸出頻率計(jì)算電容C1的容抗在數(shù)值上應(yīng)小于電阻R9阻值的1/10，電容C1與電阻R9的連接點(diǎn)引出一根導(dǎo)線102接到功率計(jì)算電路56的電流信號(hào)輸入端，它們構(gòu)成了高通濾波器，允許把電流傳感器23的輸出端通過(guò)導(dǎo)線32來(lái)的信號(hào)中的交流分量輸入到功率計(jì)算電路56。電感L1的1端也為交、直流電流信號(hào)分離電路110的輸入端，也與電流傳感器23的輸出信號(hào)線32連接，電感L1的2端與電阻R8的1端連接，電阻R8的2端與公共地GND連接，按單相逆變器輸出頻率計(jì)算電感的感抗在數(shù)值上應(yīng)大于電阻R8阻值的10倍，電感L1與電阻R8的連接點(diǎn)引出一根導(dǎo)線103接到直流比例因子調(diào)節(jié)電路120的輸入端，它們構(gòu)成了低通濾波器，允許把由電流傳感器23的輸出端通過(guò)導(dǎo)線32來(lái)的信號(hào)中的直流分量輸入到直流比例因子調(diào)節(jié)電路120。
4.如圖3所示，這里所說(shuō)的直流比例因子調(diào)節(jié)電路120是一個(gè)由正、負(fù)對(duì)稱電源供電的四單元型號(hào)為L(zhǎng)F347的集成運(yùn)算放大器中的一個(gè)運(yùn)算放大器U1A、兩個(gè)電阻R6、R7組成的反相比例放大器電阻R7的1端為該電路的輸入端，由交、直流電流信號(hào)分離電路通過(guò)導(dǎo)線103來(lái)的直流電流信號(hào)151與該端連接；電阻R7的2端與集成運(yùn)算放大器U1A的負(fù)輸入端2和電阻R6的1端連接，電阻R6的2端與集成運(yùn)算放大器U1A的輸出端1連接；集成運(yùn)算放大器U1A的正輸入端3與公共地GND連接。令這個(gè)電路的輸出信號(hào)153與輸入信號(hào)151之比為比例因子K，則有K＝-R6/R7。比例因子K與整個(gè)電路的具體結(jié)構(gòu)有關(guān)，其原則是要使直流比例因子調(diào)節(jié)電路120的輸出電壓153所代表的單相逆變器主回路22的輸出電壓的幅值18與正弦波形給定電壓信號(hào)152所代表的逆變器的輸出電壓當(dāng)量相等，這樣它們?cè)陔妷浩齐娐穬?nèi)瞬時(shí)值相加才有意義。同時(shí)也需有適當(dāng)?shù)姆答伭浚唧w數(shù)值需結(jié)合實(shí)際電路調(diào)試到主回路中直流分量接近零為止。
5.如圖3所示，這里所說(shuō)的電壓偏移電路100是由五個(gè)電阻R1、R2、R3、R4、R5和四單元型號(hào)為L(zhǎng)F347的集成運(yùn)算放大器中的兩個(gè)運(yùn)算放大器U1B、U1C組成的反相加法器和單位增益倒相器由直流比例因子調(diào)節(jié)電路120來(lái)的取了反的直流電流信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線104接到電阻R1的1端，即電壓偏移電路100的反饋輸入端；正弦值計(jì)算電路53的輸出信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線54來(lái)的給定電壓接到電阻R2的1端，即電壓偏移電路100的給定輸入端；電阻R1的2端、電阻R2的2端、電阻R3的1端與運(yùn)算放大器U1B的負(fù)輸入端6聯(lián)在一起，電阻R3的2端與運(yùn)算放大器U1B的輸出端7連接，運(yùn)算放大器U1B的正輸入端5接公共地GND；R1、R2、R3三個(gè)電阻的阻值都應(yīng)相等，以上電路為一個(gè)反相加法器，這樣正弦值計(jì)算電路的輸出信號(hào)152和直流比例因子調(diào)節(jié)電路120來(lái)的取了反的直流電流信號(hào)153在此相加，由于直流電流信號(hào)事先取了反，所以這兩個(gè)信號(hào)實(shí)際上是相減。
運(yùn)算放大器U1B的輸出又接到電阻R4的1端，電阻R4的2端與電阻R5的1端、運(yùn)算放大器U1C的負(fù)輸入端9接在一起，電阻R5的另一端接到運(yùn)算放大器U1C的輸出端8，運(yùn)算放大器U1C的正輸入端10接公共地GND；電阻R4、R5的阻值相等。以上電路為一個(gè)單位增益倒相器，運(yùn)算放大器U1C的輸出端8即為電壓偏移電路100的輸出信號(hào)端通過(guò)導(dǎo)線101把它接到單相逆變器控制電路39的輸入端。
由圖3可見(jiàn)，本發(fā)明中通過(guò)導(dǎo)線102接到功率計(jì)算電路56的信號(hào)與由電流傳感器23通線32輸出的信號(hào)的是不同的，只是導(dǎo)線102上的信號(hào)缺少了直流分量，除此以外，它與圖1的反饋通道是一樣的。因此這條通道保持了現(xiàn)有技術(shù)抑制交流環(huán)流的能力不變。由交、直流電流信號(hào)分離電路110通過(guò)導(dǎo)線103經(jīng)直流比例因子調(diào)節(jié)電路120和導(dǎo)線104接到電壓偏移電路100的是負(fù)反饋信號(hào)，而電壓偏移電路100的給定電壓是正弦波，并沒(méi)有直流分量，應(yīng)此負(fù)反饋可把主回路中的直流電流分量抑制到趨近于零。實(shí)驗(yàn)證明了在用外特性下垂法來(lái)消除單相逆變器并聯(lián)時(shí)的交流環(huán)流時(shí)，本發(fā)明的方法及裝置對(duì)于消除直流環(huán)流是非常有效的。
權(quán)利要求
1.一種消除逆變器并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中直流環(huán)流的裝置，包括基準(zhǔn)電壓電路[50]、幅值比較器[51]、相位比較器[52]、正弦值計(jì)算電路[53]、單相逆變器控制電路[39]、單相逆變器主回路[22]、電壓傳感器[25]、電流傳感器[23]、功率計(jì)算電路[56]、無(wú)功比例調(diào)節(jié)[60]、有功比例調(diào)節(jié)[59]，其特征在于在電流傳感器[23]的輸出信號(hào)[155]后加入一個(gè)交、直流電流信號(hào)分離電路[110]，在正弦值計(jì)算電路[53]和單相逆變器控制電路[39]之間加入電壓偏移電路[100]；基準(zhǔn)電壓電路[50]輸出給定的幅值和相位分別接到幅值比較器[51]和相位比較器[52]，由無(wú)功比例調(diào)節(jié)[60]和有功比例調(diào)節(jié)[59]來(lái)的交流反饋信號(hào)也分別通過(guò)導(dǎo)線[67]、[66]接到幅值比較器[51]和相位比較器[52]中；在比較器中，它們分別產(chǎn)生幅值偏差和相位偏差由導(dǎo)線[64]、[65]接到正弦值計(jì)算電路[53]；正弦值計(jì)算電路[53]根據(jù)偏差值計(jì)算并輸出正弦波的給定電壓信號(hào)[152]，并由導(dǎo)線[54]接到電壓偏移電路[100]的給定輸入端；由直流比例因子調(diào)節(jié)電路[120]來(lái)的主回路電流的直流分量經(jīng)比例變換和取反后的直流信號(hào)[153]由導(dǎo)線[104]接到電壓偏移電路[100]的反饋輸入端；在電壓偏移電路[100]中由導(dǎo)線[54]來(lái)的正弦波的給定電壓[152]被由導(dǎo)線[104]來(lái)的直流信號(hào)[153]迭加產(chǎn)生偏移給定電壓[154]，并由導(dǎo)線[101]接到單相逆變器控制電路[39]，單相逆變器控制電路[39]控制單相逆變器主回路[22]產(chǎn)生主回路的輸出電壓和電流；單相逆變器主回路[22]的電流流出端與通過(guò)導(dǎo)線[27]接到電壓傳感器[25]的1端、負(fù)載[24]的1端、也接到其它參加并聯(lián)的單相逆變器主回路[22]的電流流出端；單相逆變器主回路[22]的電流流入端通過(guò)導(dǎo)線[28]接到電壓傳感器[25]的2端、電流傳感器[23]的電流流出端；電流傳感器[23]的電流流入端通過(guò)導(dǎo)線[29]接到負(fù)載[24]的2端、也接到其它參加并聯(lián)的單相逆變器所接的電流傳感器的電流流入端；電流傳感器[23]的輸出信號(hào)[155]通過(guò)導(dǎo)線[32]接到交、直流電流信號(hào)分離電路[110]的輸入端，交、直流電流信號(hào)分離電路[110]把交流電流分量[150]通過(guò)導(dǎo)線[102]接到功率計(jì)算電路[56]的電流信號(hào)輸入端；電壓傳感器[25]的輸出信號(hào)[156]通過(guò)導(dǎo)線[31]接到功率計(jì)算電路[56]的電壓信號(hào)輸入端；功率計(jì)算電路[56]根據(jù)上述兩個(gè)信號(hào)計(jì)算出無(wú)功功率[159]、和有功功率[160]，分別通過(guò)導(dǎo)線[57]、[58]接到無(wú)功比例調(diào)節(jié)[60]、有功比例調(diào)節(jié)[59]的輸入端；交、直流電流信號(hào)分離電路[110]又把直流電流分量[151]通過(guò)導(dǎo)線[103]接到直流比例因子調(diào)節(jié)電路[120]的輸入端，直流比例因子調(diào)節(jié)電路[120]的輸出信號(hào)[153]通過(guò)導(dǎo)線[104]接到電壓偏移電路[100]的反饋輸入端，并在直流比例因子調(diào)節(jié)電路[120]中使信號(hào)的極性取反。由正弦值計(jì)算電路[53]輸出的正弦波形電壓給定信號(hào)[152]及由直流比例因子調(diào)節(jié)電路[110]來(lái)的負(fù)的直流電流信號(hào)[153]送入電壓偏移電路[100]，在電壓偏移電路[100]里正弦波形電壓給定信號(hào)[152]與負(fù)的直流電流信號(hào)[153]瞬時(shí)值相加而使正弦波形給定電壓被偏移后作為新的偏移給定電壓[154]送給單相逆變器控制電路[39]。
2.按照權(quán)利要求1所述的消除逆變器并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中直流環(huán)流的裝置，其特征在于交、直流電流信號(hào)分離電路[110]由兩個(gè)電阻R8、R9，一個(gè)電容C1，一個(gè)電感L1組成；電容C1的1端即為交、直流電流信號(hào)分離電路[110]的輸入端，與電流傳感器[23]的輸出信號(hào)線[32]連接，電容C1的另2端與電阻R9的1端連接，電阻R9的2端與公共地GND連接，按單相逆變器的輸出頻率計(jì)算電容C1的容抗在數(shù)值上應(yīng)小于電阻R9阻值的1/10，電容C1與電阻R9的連接點(diǎn)引出一根導(dǎo)線[102]接到功率計(jì)算電路[56]的電流信號(hào)輸入端，它們構(gòu)成了高通濾波器，允許把電流傳感器[23]的輸出端通過(guò)導(dǎo)線[32]來(lái)的信號(hào)[155]中的交流分量[150]輸入到功率計(jì)算電路[56]；電感L1的1端也為交、直流電流信號(hào)分離電路[110]的輸入端，也與電流傳感器[23]的輸出信號(hào)線32連接，電感L1的2與電阻R8的1端連接，電阻R8的2端與公共地GND連接，按單相逆變器輸出頻率計(jì)算電感的感抗在數(shù)值上應(yīng)大于電阻R8阻值的10倍，電感L1與電阻R8的連接點(diǎn)引出一根導(dǎo)線[103]接到直流比例因子調(diào)節(jié)電路[120]的輸入端，它們構(gòu)成了低通濾波器，允許把由電流傳感器[23]的輸出端通過(guò)導(dǎo)線[32]來(lái)的信號(hào)[155]中的直流分量[151]輸入到直流比例因子調(diào)節(jié)電路[120]。
3.按照權(quán)利要求1所述的消除逆變器并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中直流環(huán)流的裝置，其特征在于直流比例因子調(diào)節(jié)電路[120]是一個(gè)由正、負(fù)對(duì)稱電源供電的四單元型號(hào)為L(zhǎng)F347的集成運(yùn)算放大器中的一個(gè)運(yùn)算放大器U1A、兩個(gè)電阻R6、R7組成的反相比例放大器電阻R7的1端為該電路的輸入端，由交、直流電流信號(hào)分離電路通過(guò)導(dǎo)線[103]來(lái)的直流電流信號(hào)[151]與該端連接；電阻R7的2端與集成運(yùn)算放大器U1A的負(fù)輸入端2和電阻R6的1端連接，電阻R6的2端與集成運(yùn)算放大器U1A的輸出端1連接；集成運(yùn)算放大器U1A的正輸入端3與公共地GND連接；這個(gè)電路的輸出信號(hào)153與輸入信號(hào)103之比為比例因子K，K＝-R6/R7；直流比例因子調(diào)節(jié)電路120的輸出電壓153所代表的單相逆變器主回路22的輸出電壓的幅值18與正弦波形給定電壓信號(hào)152所代表的逆變器的輸出電壓當(dāng)量相等，同時(shí)也需有適當(dāng)?shù)姆答伭浚唧w數(shù)值需結(jié)合實(shí)際電路調(diào)試到主回路中直流分量接近零為止。
4.按照權(quán)利要求1所述的消除逆變器并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中直流環(huán)流的裝置，其特征在于電壓偏移電路[100]由五個(gè)電阻R1、R2、R3、R4、R5和四單元型號(hào)為L(zhǎng)F347的集成運(yùn)算放大器中的兩個(gè)運(yùn)算放大器U1B、U1C組成的反相加法器和單位增益倒相器由直流比例因子調(diào)節(jié)電路[120]來(lái)的取了反的直流電流信號(hào)[153]通過(guò)導(dǎo)線[104]接到電阻R1的1端，即電壓偏移電路[100]的反饋輸入端；正弦值計(jì)算電路[53]的輸出信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線[54]來(lái)的給定電壓[152]接到電阻R2的1端，即電壓偏移電路[100]的給定輸入端；電阻R1的2端、電阻R2的2端、電阻R3的1端與運(yùn)算放大器U1B的負(fù)輸入端6聯(lián)在一起，電阻R3的2端與運(yùn)算放大器U1B的輸出端7連接，運(yùn)算放大器U1B的正輸入端5接公共地GND；R1、R2、R3三個(gè)電阻的阻值都應(yīng)相等，以上電路為一個(gè)反相加法器，這樣正弦值計(jì)算電路的輸出信號(hào)[152]和直流比例因子調(diào)節(jié)電路[120]來(lái)的取了反的直流電流信號(hào)[153]在此相加，由于直流電流信號(hào)事先取了反，所以這兩個(gè)信號(hào)實(shí)際上是相減。運(yùn)算放大器U1B的輸出又接到電阻R4的1端，電阻R4的2端與電阻R5的1端、運(yùn)算放大器U1C的負(fù)輸入端9接在一起，電阻R5的另一端接到運(yùn)算放大器U1C的輸出端8，運(yùn)算放大器U1C的正輸入端10接公共地GND；電阻R4、R5的阻值相等。以上電路為一個(gè)單位增益倒相器，運(yùn)算放大器U1C的輸出端8即為電壓偏移電路[100]的輸出信號(hào)端通過(guò)導(dǎo)線[101]把它接到單相逆變器控制電路[39]的輸入端。
全文摘要
一種消除逆變器并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)中直流環(huán)流的裝置，其特征在于由交、直流電流信號(hào)分離電路[110]提取的交流信號(hào)[150]送入功率計(jì)算電路[56]，直流電流信號(hào)[151]送入直流比例因子調(diào)節(jié)電路[120]，并在直流比例因子調(diào)節(jié)電路[120]中使信號(hào)的極性取反。正弦值計(jì)算電路輸出的正弦波形電壓給定信號(hào)[152]及由直流比例因子調(diào)節(jié)電路[110]來(lái)的負(fù)的直流電流信號(hào)[153]送入電壓偏移電路[100]，在電壓偏移電路[100]里正弦波形電壓給定信號(hào)[152]與負(fù)的直流電流信號(hào)[153]瞬時(shí)值相加而使正弦波形電壓給定信號(hào)被偏移后作為新的偏移給定電壓[154]送給單相逆變器控制電路[39]。
文檔編號(hào)H02M7/48GK1983786SQ200510130610
公開(kāi)日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2005年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者謝孟, 李耀華, 蔡昆, 王平, 勝曉松, 陳敏潔, 王時(shí)毅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所