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基于耦合电感的变频器并联环流抑制研究

发表时间：2021/8/12 来源：《科学与技术》2021年4月10期作者：刘超

[导读] 并联输出端串联耦合电感的方案，在几乎不产生电感压

       刘超
       浙江红谱科技股份有限公司 310030

       摘要：并联输出端串联耦合电感的方案，在几乎不产生电感压降的同时大幅度减小环流，并对此耦合电感进行了设计。最后在两台15kW变频器并联系统上进行了仿真和实验研究，结果表明此方案有效。
       关键词：变频器并联；环流；耦合电感
1引言
       用多台变频器并联来替代单台大功率变频器可减少变频器设计种类、实现系统N+X冗余运行、维护灵活。然而，变频器并联模块间输出电压幅值和相位差异会导致模块间存在环流，影响系统运行稳定性。因此，十分有必要考虑环流的抑制。目前大多数环流抑制方案都是通过控制手段减小幅值差、相位差[1]，或者在输出端串接电感来增加输出阻抗。然而串接电感有两个问题：第一，需要在电感体积和感量之间折中；第二，电感的串入会导致较大的输出电压压降，严重影响输出特性。本文提出的方案能有效解决上述问题。

由图7~10实验结果可知，在自感相同的情况下，耦合电感的环流大小是普通电感的1/2，电感压降比普通电感低一个数量级。使用耦合电感因为两变频器同相的两路电流产生的磁场互相抵消，因此不会因为负载电流过大而引起磁饱和，耦合电感只需要在环流回路中不会因环流而引起磁饱和即可。
5结论
本文从增大变频器输出并联环路阻抗的角度出发，提出了通过输出串联耦合电感的方法来抑制环流，变频器间环流大小与电压矢量差成正比，与环路中的阻抗成反比。耦合电感的加入可以消耗输出电压矢量差使得两相输出电压保持一致，此外耦合电感无需考虑流向负载的电流带来的磁饱和问题，因此可用铁氧体这类高磁导率的磁芯。使用耦合电感具有感量大能更好抑制环流、不会因较大的负载电流进入磁饱和状态、不会产生影响输出特性的电感压降、体积小且价格便宜这几方面优点。
参考文献：
[1]孔雪娟. 全数字化三相大功率逆变器及并联运行[D]. 华中科技大学, 2002.
[2]柳辉. PWM逆变器控制技术与并联环流特性研究[D]. 华中科技大学, 2014.
[3]张宇. 三相逆变器动态特性及其并联系统环流抑制的研究[D]. 华中科技大学, 2005.