分布式电源论文.docx

内燃机逆变器中频发电机移动分布式单相逆变发电机组(系统)并联运行张文昌、于功山、王怀杰(济南吉美乐电源技术有限公司,山东济南)摘要:论述单相逆变发电机组(系统)在移动电源中的应用。在此基础上提出了单相逆变发电机组(系统)可并联运行控制方案并介绍了其结构和原理,给出了软件和硬件设计方案。试验结果证明此系统的控制稳定可靠。关键词:分布、逆变、单相、并联运行中图分类号:1引言文献标识码:文章编号:随着内燃机电站在现代武器装备上的广泛应用,用电设备对电源设备提出了越来越高的要求。随着科技的发展和基础科学研究的不断深入,新材料和新技术的应用,对发电机组(系统)的发展起到了较大的推动作用。目前国内逆变技术已广泛应用于小功率发电机组,该技术对提高机组的电性能指标及小型化和轻量化起到了推动作用。目前×××部的×××项目已装备逆变发电机组(系统)。通过大量的试验工作,我们发现车辆底盘小了,用电设备的容量大了,而车辆本身留给电源设备的空间有限,即出现了装一套大功率的空间不够,而装N+1套小功率的,能够达到目的。遇到大功率运行时,不可避免的需要N+1套电源并联运行。而逆变发电机组(系统)的出现让单相并联运行成为可能。2逆变发电机组(系统)原理介绍以内燃机作为动力,由中频发电机将内燃机输出的机械能转化为初级三相交流中频电能(400-2000Hz,400V),再经过逆变器进行AC/DC/AC转换,输出工频交流电能(50Hz,230V)。方案框图: 机械能交流中频电能(400-2000)Hz,400V逆变器交流工频供电50Hz,230V输出逆变器主逆变系统的设计采用高集成度数字化控制芯片智能集成功率模块的电路方案,逆变器的基本工作原理如图所示,发电机产生的三相交流电送入逆变器的L1、L2、L3三条线电压输入端,三相交流电压经三相全控整流,电容EC2滤波后,变成平滑的直流电,然后,通过控制功率管Q1、Q2、Q3、Q4按照预定的频率和脉宽周期性的开关,在L1、L2前端就可获得频率固定、脉宽不等的PWM波,PWM波经电感、电容滤波后,就可获得标准的交流电压。中频电压400V滤波同步控制单元TMS320LF2407A均流电压采样驱动及保护电路全桥逆变监控切换单元输出到负载全控整流PWM电压采样自激电路均流母线逆变器控制回路的设计由数字智能模块和电流、电压检测电路、保护电路三部分组成。数字智能模块根据采集的电压反馈产生频率固定、脉宽不等的PWM波,实现对输出电压的实时调节,确保输出电压稳定,同时根据采集的电流信号,实现过流、短路保护,保证发电机组(系统)的输出电性能指标。3单相逆变发电机组(系统)并联运行控制方案介绍逆变电源的并联方案有很多,有主从结构,用电压型逆变器作为主模块控制系统电压,电流型逆变器提供负载电流。有对等式,并联的各个逆变器结构功能相同,相互间有信号的传递,但不存在隶属关系。还有基于有功无功调节的无连线并联方式。随着控制技术的飞速发展,以及高速数字处理芯片DSP的出现,实现高质量的交流输出已经不成问题。单相逆变发电机组(系统)可并联运行控制方案逆变器可采用的控制方式及种类很多,每一种控制方式都有其优缺点。同时采用不同的控制方式形成复合控制,可以实现取长补短、优势互补的目的,因此,复合控制是逆变器控制方式的一个发展趋势。随着控制理论和数字处理芯片的迅速发展,使各种先进控制方式的实现成为可能,逆变器的数字化控制方式成了今后交流电源领域中的一个研究热点和发展趋势。本方案采用各种控制方式相结合的复合控制,自同步和外同步结合的原理设计,其优点是可靠性高;可单机使用也可并联运行。直流输入逆变输出并联母线同步捕捉系统原理框图1硬件设计部分:可并联逆变单元硬件电路由功率处理主电路、控制驱动电路、保护电路组成,系统原理框图如图1,本系统采用PWM控制器SG3525获得PWM控制信号。逆变器的功率处理采用全桥电路,经过SPWM调制以后,输出经过滤波电感和电容滤波以后,直接和其它逆变器的输出进行并联。控制电路DSPTMS320LF2407A完成SPWM波形的产生、锁相、控制、均流以及同步信号捕捉、数据采样等功能。使用DSP内部的模/数转换模块对输出电压反馈信号进行采样,通过数字PI控制器完成电压有效值外环控制,保证输出电压有效值稳态无差。PI控制器的输出乘以标准给定信号,经数/模转换后作为控制电路模拟部分的参考输入信号。在并联系统中常用的均流方法主从设置法和平均电流法都无法实现冗余技术,使并联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