1 引言
逆变电源广泛应用于UPS等供电设备，多台SPWM逆变电源的并联运行可以扩大系统的容量，还可以组成并联冗余系统以提高系统的可靠性及可维护性[1]，同时可以通过逆变电源的并联运行将分布式洁净能源组成分布式发电系统。然而，SPWM逆变电源的并联运行相对的困难[2]，因为所有并联运行的SPWM逆变电源必须同步运行，否则，各逆变电源之间将存在很大的环流，过大的环流会使逆变器的负担加重，发散的环流将使系统崩溃，导致供电中断。
SPWM逆变电源的并联运行控制方式一般分为集中控制、主从控制、分散逻辑控制和无互联线独立控制4种方案[2]。在前3种控制方式中，各逆变电源之间存在较多的控制用互联信号线，且大容量的逆变电源并联时互连线的距离较远，干扰严重，尤其在分散式发电系统中，各逆变电源之间的距离在几百米甚至几公里以上，使得信号的传输变得复杂且降低了系统的可靠性，因此，这些控制方式不适合应用在分散式发电系统中。目前，可并联使用的UPS逆变电源系统基本为前3种控制方式，国外只有几家公司生产无信号线并联控制的UPS系统。
本文提出了一种高性能数模混合型逆变电源无线并联控制方案：数字均流外环控制高性能模拟逆变电源。逆变电源为高性能SPWM逆变电源，其控制方式为采用PI调节器的带电容电流反馈的瞬时电压波形控制[3~5]。它具有工作稳定，动态响应快，非线性负载适应能力强等特点，为实现高性能SPWM逆变电源无互联信号线并联奠定了基础。各台逆变电源之间的并联控制方式以DSP为核心，采用外特性下垂法，即采用输出电压的幅值及频率下垂法来实现逆变电源的无互联信号线并联运行。
本文阐述了无互联信号线并联的原理，并分析了并联系统环流的产生及其特性，提出了数模混合型逆变电源无互联信号线并联的控制方案，并给出了实验结果。
2 逆变电源无线并联的原理
SPWM逆变电源并联工作系统如图1所示，电源系统包括并联的各逆变电源模块以及接在交流总线上的负载。为了便于分析，以下以2台逆变电源模块向同一负载供电为例进行分析，其等效电路如图2所示，其中X为线路阻抗。
逆变器1供给负载的复功率为
由于一般逆变器的输出电压U1与系统电压U0之间的相位差很小，则sinφ1≈φ1，如果令U1=k1U0则
同理得出逆变电源2的输出功率为
由此可以得出各逆变电源输出的有功功率主要取决于相位角φ，相位差超前者发出有功功率，反之吸收有功功率；并联逆变电源输出的无功功率则主要取决于输出的电压幅值U，幅值高者发出无功功率，反之吸收无功功率。
逆变电源相位角φ的调节是通过微调频率f来实现的，要调节各逆变电源输出的有功功率，只需对输出电压的频率作相应的调整。因此，可以通过改变逆变器的输出电压的频率来控制输出的有功功率；通过改变逆变器的输出电压幅值来控制输出的无功功率，从而把逆变电源的频率（相位）与幅值2个要素可以通过输出的有功功率P和无功功率Q进行非严格的近似解耦控制[6,7]。本文所采用的逆变电源无互联信号线并联运行策略正是基于这种系统的功率特性来进行控制的。逆变电源在并联运行时，各电源模块可根据自身的容量和输出的有功、无功功率，对其输出的电压频率、电压幅值进行相应的衰减调节来实现负载电流的均分和环流的抑制。根据以上分析，SPWM逆变电源输出电压频率、幅值可以按以下特性进行衰减调节控制（即外特性下垂法调节控制），来实现负载电流的均分和环流的抑制：
式中 f0 为空载频率；Dfmax为系统允许最大频率变化；Pei 为逆变电源的额定有功功率；mi为频率衰减系数；U0 为空载电压幅值，DUmax为系统允许最大电压幅值变化；Qei 为逆变电源的额定无功功率； ki为电压幅值衰减系数。
图3为2台逆变电源的频率和幅值下垂特性示意图。
通过输出电压的频率、幅值的下垂法控制，实现了SPWM逆变电源的无互联信号线并联运行，但这种控制方式却牺牲了输出电压频率、幅值的稳定性指标。
3 并联系统的环流特性分析
只有并联的各逆变电源均分负载电流而不产生环流，并联系统才能够正常、高效的工作。为了消除逆变器之间的环流，必须分析环流产生的原因及其特性。
逆变电源并联系统中的环流是由于各逆变电源模块的输出特性之间的差异所形成的。为了简化分析，假设图2中2台并联供电的逆变电源的容量相同，并且它们的输出电压U1、U2
