并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，電源供電系統(tǒng)的功率越來(lái)越大，面對(duì)電流應(yīng)力、熱應(yīng)力及選擇價(jià)格昂貴的高功率等級(jí)的功率開關(guān)器件等問(wèn)題，傳統(tǒng)的單電源供電已經(jīng)不能滿足要求。為滿足電氣系統(tǒng)的可靠性、效率和功率密度的要求，通常采用多個(gè)發(fā)電系統(tǒng)并聯(lián)發(fā)電的方式。并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)一般由多個(gè)配置相同的模塊并聯(lián)構(gòu)成，每個(gè)模塊均由功率電路和控制電路構(gòu)成，功率電路又叫主電路，用于傳輸動(dòng)力系統(tǒng)的功率，控制電路用于控制主電路，各模塊只在負(fù)載處結(jié)合，發(fā)出相同的電壓。
[0003]在并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)中，通?？紤]兩方面問(wèn)題，一是為保證系統(tǒng)可靠性，采用冗余結(jié)構(gòu)，另一是各模塊的電流分配。由于并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)中各并聯(lián)模塊特性和參數(shù)難以一致，會(huì)造成模塊電流不均，大負(fù)載時(shí)，輸出電流大的模塊長(zhǎng)期可能工作于重載狀態(tài)，導(dǎo)致模塊故障率提高，因此在并聯(lián)發(fā)電中，需要采取措施保證各個(gè)模塊同步運(yùn)行，使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作，充分發(fā)揮并聯(lián)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]當(dāng)前并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)的控制方式一般分為集中式控制、主從控制和無(wú)互聯(lián)信號(hào)線獨(dú)立控制方案，如圖1所示，集中式控制帶有獨(dú)立的集中控制器，所有模塊接收集中控制器發(fā)出的同步PffM信號(hào)，然而集中控制器發(fā)出的PffM信號(hào)與各個(gè)模塊之間通過(guò)線纜傳輸，可靠性差，集中控制器一旦故障，系統(tǒng)出現(xiàn)癱瘓，無(wú)法具有冗余功能，另一方面?zhèn)鬏斁€纜的長(zhǎng)短影響PffM信號(hào)的同步，所以各模塊難以真正實(shí)現(xiàn)均流。與集中控制方式比較，主從控制方式具有一定的優(yōu)點(diǎn)，它沒(méi)有集中控制器，主從控制方式由若干模塊并聯(lián)而成，并在其中選擇一個(gè)作為主模塊，其余作為從模塊跟隨主模塊工作，所以從模塊通過(guò)各自的控制通道，使得所有模塊分擔(dān)相同負(fù)載電流。但是主從控制方式也有一些不足:主模塊一旦出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)癱瘓，不適于冗余并聯(lián)系統(tǒng)。
[0005]與前兩種控制方式比較，無(wú)互聯(lián)信號(hào)線獨(dú)立控制方式不需要并聯(lián)系統(tǒng)中各模塊之間的控制連接線，各模塊獨(dú)立運(yùn)行，通過(guò)負(fù)載有功功率、無(wú)功功率的均分實(shí)現(xiàn)的均流，但是由于線路阻抗的存在，無(wú)功功率將得不到很好的均分，所以均流效果受到一定的限制，而且這種方式實(shí)現(xiàn)過(guò)程復(fù)雜，或占用很高的CPU資源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)可靠性差，系統(tǒng)無(wú)法冗余的缺點(diǎn)，提出一種新的用于并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明是對(duì)主從并聯(lián)控制方式的改進(jìn)。
[0007]本發(fā)明在傳統(tǒng)電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)的基礎(chǔ)上，無(wú)需增加硬件檢測(cè)電路，也無(wú)需復(fù)雜的算法，只在電壓外環(huán)后添加一個(gè)限幅單元，通過(guò)限幅單元的處理，取得較好的均流效果，使得系統(tǒng)具有冗余功能。
[0008]所述的雙閉環(huán)控制既能控制最終的輸出電壓，又能控制最大輸出電流。電壓環(huán)、電流環(huán)分別采用PI調(diào)節(jié)器，電壓環(huán)中給定輸出電壓參考值，與實(shí)際采集的輸出電壓作差，經(jīng)過(guò)電壓調(diào)節(jié)器后，其輸出值作為輸出電流給定值；同樣的，輸出電流給定值與采集的輸出電流作差，經(jīng)過(guò)電流調(diào)節(jié)器后，輸出PffM信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)主電路。所以，經(jīng)過(guò)雙閉環(huán)控制，輸出電壓最后跟蹤電壓環(huán)中給定的輸出電壓參考值，輸出電流跟蹤輸出電流給定值。
[0009]本發(fā)明基于傳統(tǒng)電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制，在電壓外環(huán)后添加了限幅單元。應(yīng)用本發(fā)明的并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)中，每個(gè)模塊都有獨(dú)立的控制通道，控制通道包含電壓調(diào)節(jié)器G1、限幅單元、電流調(diào)節(jié)器G2、PffM發(fā)生器、采樣模塊和用于輸入輸出信號(hào)的同步信號(hào)模塊。在控制通道中，信號(hào)的傳輸方向?yàn)?在電壓調(diào)節(jié)器G1中給定輸出電壓參考值，電壓調(diào)節(jié)器G1將給定的輸出電壓參考值與實(shí)際采集的輸出電壓作差，經(jīng)過(guò)電壓調(diào)節(jié)器G1后，電壓調(diào)節(jié)器匕的輸出值經(jīng)限幅單元限幅處理，限幅單元的輸出值為輸出電流給定值。同理，電流調(diào)節(jié)器G2將輸出電流給定值與采集的輸出電流作差，最后輸出PWM信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)主電路。
[0010]并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)各模塊限幅單元的固定限幅值是設(shè)定的。并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)各模塊將自身限幅單元的輸出值，即輸出電流給定值送到通訊總線，并通過(guò)通訊總線接收其他模塊的限幅單元輸出值，將其他模塊的限幅單元輸出值與自身的固定限幅值比較，選擇其中的最小值作為自身的限幅單元的限幅值。比較的結(jié)果使得從模塊以主模塊限幅單元的輸出值作為其自身限幅單元的限幅值；對(duì)從模塊來(lái)說(shuō)，其輸出電流給定值與主模塊的輸出電流給定值保持一致，經(jīng)過(guò)電流調(diào)節(jié)器后，各模塊輸出電流跟蹤主模塊的輸出電流給定值，實(shí)現(xiàn)了均流輸出。當(dāng)主模塊出現(xiàn)故障，并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)從模塊輸出電壓參考值的高低，選擇輸出電壓參考值最低的模塊為下一個(gè)主模塊，同時(shí)切換該從模塊的輸出電壓參考值為原主模塊的輸出電壓參考值，其余模塊都成為新的從模塊，保證了主從模塊的平滑切換，使得系統(tǒng)具有冗余功能。
[0011]本發(fā)明控制方法如下:
[0012]應(yīng)用本發(fā)明的并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)由主模塊和第一從模塊、第二從模塊、第三從模塊……構(gòu)成。本發(fā)明對(duì)并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)采用主從控制模式。
[0013]本發(fā)明設(shè)定輸出電壓參考值最低的模塊為主模塊，其余模塊為從模塊，從模塊按照輸出電壓參考值從小到大排列，主模塊、第一從模塊、第二從模塊、第三從模塊，……，的輸出電壓參考值依次遞增。同時(shí)，按照輸出電壓參考值從小到大的主模塊、第一從模塊、第二從模塊、第三從模塊，……，的排列順序，設(shè)定主模塊和從模塊的限幅單元固定限幅值，使主模塊、第一從模塊、第二從模塊、第三從模塊，……，的限幅單元固定限幅值也依次遞增。
[0014]各個(gè)模塊將其自身的限幅單元的輸出值，即輸出電流給定值送到通訊總線，并通過(guò)通訊總線接收其他模塊的限幅單元輸出值，即輸出電流給定值。第一從模塊將自身的固定限幅值和通訊總線上的主模塊限幅單元輸出值比較，選擇其中的最小值作為其限幅單元的限幅值；第二從模塊將自身的固定限幅值和通訊總線上的主模塊限幅單元輸出值，以及第一從模塊的限幅單元輸出值比較，選擇其中的最小值作為其限幅單元的限幅值；第三從模塊將其自身的固定限幅值和通訊總線上的主模塊限幅單元輸出值、第一從模塊限幅單元輸出值，以及第二從模塊限幅單元輸出值比較，選擇其中的最小值作為其自身的限幅單元的限幅值……，以此類推，即所有的從模塊限幅單元限幅值是動(dòng)態(tài)調(diào)整的，而且比較的結(jié)果，所有從模塊均以主模塊的限幅單元輸出值作為其限幅單元的限幅值。
[0015]由于從模塊的輸出電壓參考值大于主模塊的輸出電壓參考值，所以從模塊的電壓調(diào)節(jié)器工作在飽和限幅狀態(tài)。從模塊限幅單元的限幅值為主模塊限幅單元的輸出值，對(duì)從模塊來(lái)說(shuō)，其輸出電流給定值始終與主模塊的輸出電流給定值相同，所以主模塊和從模塊經(jīng)過(guò)電流調(diào)節(jié)器后，發(fā)出同步的PWM信號(hào)，各模塊實(shí)現(xiàn)均流輸出。一旦主模塊有故障，根據(jù)從模塊輸出電壓參考值的高低，選擇輸出電壓參考值最低的模塊為下一個(gè)主模塊，原主模塊關(guān)閉通訊，同時(shí)切換該從模塊的輸出電壓參考值為主模塊輸出電壓參考值，通過(guò)對(duì)模塊內(nèi)調(diào)節(jié)器控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)跟蹤，其余模塊都成為新的從模塊，保證了主從模塊的平滑切換，避免了系統(tǒng)癱瘓，實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)的冗余功能。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明使得各從模塊限幅單元輸出值等于主模塊限幅單元輸出值，即從模塊與主模塊保持相同的輸出電流給定值，實(shí)現(xiàn)了同步控制，易于實(shí)現(xiàn)均流，控制精度和穩(wěn)定性均較好，且不受并聯(lián)模塊數(shù)的影響，容量擴(kuò)展靈活，另外當(dāng)其中一個(gè)從模塊出現(xiàn)故障時(shí)，并不影響其他從模塊的運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為集中式控制方式示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)圖；
[0019]圖3為本發(fā)明并聯(lián)發(fā)電系統(tǒng)控制方式流程圖。
[0020]圖中JOl集中控制器，J02、J03集中式控制方式中同步信號(hào)，J04、J05集中式控制方式中各模塊，101主模塊，102、103第一從模塊、第二從模塊，104主模塊采樣模塊，105、106第一從模塊采樣模塊、第二從模塊采樣模塊，107主模塊同步信號(hào)模塊，108、109第一從模塊同步信號(hào)模塊、第二從模塊同步信號(hào)模塊，110主模塊電壓調(diào)節(jié)器，111、112第一從模塊電壓調(diào)節(jié)器、第二從模塊電壓調(diào)節(jié)器，113主模塊限幅單元，114、115第一從模塊限幅單元、第二從模塊限幅單元，116主模塊電流調(diào)節(jié)器，117、118第一從模塊電流調(diào)節(jié)器、第二從模塊電