[发明专利]一种基于载波相位同步的逆变器并联开关环流抑制算法

说明书

一种基于载波相位同步的逆变器并联开关环流抑制算法，其特征在于：首先根据三角载波周期计数器为0时刻的调制波相位角计算出三角载波的相位误差；然后设计一种三角载波相位误差滞环比例控制器，将前面计算的三角载波相位误差输入所述三角载波相位误差滞环比例控制器，三角载波相位误差滞环比例控制器的输出值用于调整三角载波频率，进而实现三角载波相位与调制波相位同步。采用该载波相位同步技术的软件算法后，可以实现所有并网供电的逆变器的三角载波的频率和相位的同步，基本上不存在载波相位差，在这个条件下并网各逆变器的PWM控制信号也会接近完全同步，从而使开关环流极大的减小，不再需要三相串联电感来抑制并网逆变器之间的环流。

技术领域

本发明属于轨道车辆辅助供电技术领域，尤其是涉及一种基于载波相位同步的逆变器并联开关环流抑制算法。

背景技术

当前高速列车和城铁车辆的辅助供电系统普遍采用三相交流并网供电的方式，即多台辅助逆变器的三相输出端并联成列车交流母线一起给列车交流负载供电。这些逆变器由各自的控制器独立控制，采用正弦脉宽调制 (SPWM)或空间矢量脉宽调制(SVPWM)将直流斩波并经过LC滤波后形成三相正弦交流电压。在进行脉宽调制时，需要用到固定频率的三角载波，由于各控制器之间没有同步信号，因此各逆变器的三角载波必然是不同步的，存在一定的相位差，这会导致各逆变器之间存在一定的开关环流。开关环流不仅增加额外的损耗，降低系统的效率；而且开关环流频率较高，易产生电磁干扰，对控制系统不利。

目前，为了抑制开关环流，通常的解决方法是在辅助逆变器的输出端设置额外的三相串联电感，这不仅增加制造成本，还占用箱体空间、增加重量。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明旨在提供一种基于载波相位同步的逆变器并联开关环流抑制算法，以使输出并联的各辅助逆变器三角载波完全同步，从而消除逆变器之间的开关环流，节省逆变器输出端的三相串联电感。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于载波相位同步的逆变器并联开关环流抑制算法，其特征在于：首先根据三角载波周期计数器为0时刻的调制波相位角计算出三角载波的相位误差；然后设计一种三角载波相位误差滞环比例控制器，将前面计算的三角载波相位误差输入所述三角载波相位误差滞环比例控制器，三角载波相位误差滞环比例控制器的输出值用于调整三角载波频率，进而实现三角载波相位与调制波相位同步。

进一步地，所述的三角载波相位误差滞环比例控制器是一种软件算法，它有一个输入变量和一个输出变量，输入变量为三角载波的相位误差，取值范围是0～1；输出变量为三角载波周期计数器的调节量，其最大值取决于该三角载波相位误差滞环比例控制器的最大增益绝对值G。

进一步地，三角载波相位误差滞环比例控制器的计算模型为：

其中：e1、e2是控制器输入量的2个门槛值，e₁e₂0.5，G是控制器的最大增益绝对值。

本发明相对于背景技术具有的优点和进步如下：

采用该载波相位同步技术的软件算法后，可以实现所有并网供电的逆变器的三角载波的频率和相位的同步，基本上不存在载波相位差，在这个条件下并网各逆变器的PWM控制信号也会接近完全同步，从而使开关环流极大的减小，不再需要三相串联电感来抑制并网逆变器之间的环流。

附图说明

图1为2台逆变器输出并联工况下的开关环流产生原理示意图；

图2为载波相位同步控制框图；

图3为滞环比例控制器原理图。

图1中标注的说明：

(1)：#1逆变器的三角载波；

(2)：#2逆变器的三角载波；