背景简单介绍
单台逆变器现不满足电源系统，且逆变器并联系统是电源发展趋势。现逆变器并机方案有：集中控制、主从控制、分散逻辑控制等。
无论那种方案，并联技术中两个最重要的问题：
1） 并联模块输出电压相位与幅值必须一致
2） 必须消除并联模块间的环流，做到输出功率均分
并联技术的重要问题”并联模块输出电压相位与幅值必须一致”分析与解决
功率分析
由式（1）、式（2）可得两模块有功功率差主要取决于输出电压相位差，无功功率差主要取决于输出电压幅值差。因此，保证各模块无功功率和有功功率一致，就能确保输出电压幅值和相位一致。反过来说，只要保证输出电压幅值和相位一致，就能保证各模块无功功率和有功功率一致。
启机时序
必须保证逆变器并联系统同时启机。如逆变器并联使用集中控制的方式，主机控制启机信号，当从机接收到主机的启机信号后，从机启机。当前模块的开机策略是并机的每个逆变模块先将准备开机信号发送给各自连接的主机，接着主机发送开机指令，从机逆变模块通过通信线上接收开机指令，并机的各个从机逆变模块接收到主机发送的开机指令后，等待到下一个同步信号的上升沿后同时启机，此时可实现多台并机模块并机同时启机。
图1 集中式控制的逆变器并联控制框图
当逆变器并联系统中各模块没有同时启机时，会发生什么情况？如下图2所示：
图2 电流平顶波形
从图2示波器截图中观察易知，电流波形在启机时刻附近显得平坦而非平滑的波峰，后续电流波形正常。该现象出现于启机时刻，显然问题与模块启机顺序密切相关。当多个模块不同时启机时，启机的模块在启机瞬间会产生电流，而不启机的模块在启机瞬间的下一个时间间隔才会产生电流，由于并机模块的不同步启机可能会产生电流平顶的现象。
考虑软件中模块启机的状态机若如：关机→…→软启→…→开机。其中当状态机到达软启时模块在过零点处发波。因此并机模块启机必须确定每个模块都是在同一个状态机同时启机。事实上，由于模块硬件特性的不同，虽然时序都是同时收到启机指令，也会出现不同时开机的情况。因此必须用工频同步信号来统一，正确做法是在模块收到启机指令后，等待主机的一个工频同步信号的下一个上升沿，然后跳转到下一个状态机软启，进而可以实现同步开机。
本例中主机负责发送工频同步信号，从机逆变模块在同步总线上判断最先发出的相位信号为有效信号，得到50Hz的同步信号,送给DSP的CAP口。两模块DSP捕获到同步信号上升沿后进入捕获中断，调整基准电压相位从正弦波正向过零点开始。采用此方案两模块间的相位误差最多为一个开关周期，有效减小因相位不同步引起的环流影响。
载波同步
若逆变器并机系统带满载后切空载，个别逆变模块出现母线过压故障。那么该怎么分析这个问题呢？其实这跟载波同步有关。并机系统必须存在载波同步功能。
母线是逆变器中连接前级DC/DC与后级DC/AC的关键能量枢纽。通过母线电容吸收前级电路的脉动能量，为后级逆变提供平滑直流，维持直流电压恒定，确保后级逆变波形质量（低THD），此外母线还是过压/欠压保护的第一道防线（如短路时吸收浪涌能量）。典型拓扑中的母线位置：输入源 → 前级DC/DC（如LLC） → 母线电容 → 后级H桥→ 输出AC
分析母线过压问题原因，可能是某一模块输出电压先抬升后导致系统中其他模块的电流反灌，导致其他模块的母线过压。出现母线过压的原因要在模块正确采样、校准、滤波的情况下进行分析，需先排除采样校准环节出错造成的可能。在多台逆变器并机情况下，输出交流电流会出现相位偏差，使得电流时粗时细，不能完全同步。通过载波同步可以实现将有相位偏差的反灌电流调整成相位相同的，这样并机系统中存在环流的电流反灌也能正常运行。否则反灌别的模块不同相位的电流，然后原模块电流又是一个相位，这样模块会出现异常故障。
系统中两模块输出电压相位差主要取决于有功功率差，输出电压幅值差主要取决于无功功率差。并机系统的模块之间由于不同机组之间因输出电压幅值或相位不一致而存在环流。若要抑制环流，一个是下垂控制，另一个是主从同步。如上述分析，从机未能精准跟踪主机的电压幅值基准，可能激发振荡，导致保护误动作或并机系统崩溃。因此分析该问题的根本原因可能是载波未同步造成的。
和2.2类似，本例中主机负责发送载波同步信号，从机逆变模块在同步总线上判断最先发出的载波同步信号为有效信号，得到后送给DSP的CAP口。两模块DSP捕获到载波同步信号上升沿后进入捕获中断，调整基准电压相位从正弦波正向过零点开始。采用此方案两模块间的相位误差最多为一个开关周期，有效减小因相位不同步引起的环流影响。
载波同步的软件实现逻辑：ECAPINT发生前提下，在PWMINT处，读取TSCTR值，此值代表是相位差，由此判断相位超前、滞后，进行载波同步调整。
图3 载波同步调整示意图
并联技术的重要问题”必须消除并联模块间的环流，做到输出功率均分”分析与解决
逆变器能正常并机运行的基本原则是一定要加入合适的下垂控制，否则并机后，逆变器会因为环流过大而触发保护。出现2.3中母线过压的原因还可能是环流造成的。环流是指并联的电源或逆变器之间，由于电压、相位、阻抗等不匹配，产生的不经过负载的循环电流。环流仅在并联单元内部流动，不供给外部负载。可能造成设备过热、效率降低甚至损坏。逆变器并联的环流问题一般用下垂控制+均流算法解决。另外，由于逆变器并联系统中，各个模块输出电压直流分量不一致，还会产生直流环流。一般用补偿直流分量策略去调节环路。如当采集逆变电压的输出电压直流分量—>过大—> VinvertRef*sin(theta)-Vdcinjet ；当采集逆变电压的输出电压直流分量—>过小—> VinvertRef*sin(theta)+Vdcinjet。
下垂控制
下垂控制，又称为电压频率下垂控制或者PQ下垂控制，其理论基础源于电力系统中的潮流理论，通过模仿同步发电机自同步和电压下垂的特点，根据逆变器自身输出功率调节输出电压的幅值和频率（或相位）来实现逆变器模块的自主并联。比如说三台逆变器并联带满载，负载时满载，但模块一定不是同时能带起来的，当第一台带载的模块慢慢带到它的满载，输出电流上升，输出电压下降，软件中会有个限值，让该模块扛着但不至于过流or欠压故障，在下垂控制中调节的是INV侧的参考输出电压。接着第二台模块带载，那么第一台模块的电流就可以往下降一点，输出电压往回升一点，两台模块扛着三台的载。最后第三台模块带载，每台模块都带了自个的满载，在下垂控制的作用下，输出电流和输出电压控制到稳定状态，正常运行。
基于虚拟阻抗法的下垂控制
下垂控制是一种电压型控制，如果忽略下垂控制对于输出电压幅值和相位的小量调节，可以从电压源并联的角度来理解基于下垂控制的逆变器并联系统：在稳态时，其输出功率严格按照系统阻抗进行分配；在暂态时，为保证并联系统的稳定可靠，要求各并联单元有一定的阻抗支撑。因此，阻抗在逆变器并联系统的均流控制和功率分配控制中，扮演着极其关键的角色。
虚拟阻抗法能够实现对逆变器输出阻抗的调节，在基于下垂控制的逆变器并联控制领域具有重要意义。虚拟阻抗的性质取决于虚拟阻抗压降同逆变器输出电流的相位关系，其中最常用的实现方法如图4所示。将逆变器输出电流 io（或者电感电流）乘于虚拟阻抗 Zv(s)，负反馈至下垂控制给出的参考电压处。这种方法所添加的虚拟阻抗 Zv(s)与逆变器原等效输出阻抗串联。固定虚拟阻抗法的具体实现一般步骤为：功率计算 → 下垂控制 → 虚拟阻抗环节 →环路控制。
图4 添加虚拟阻抗的下垂控制框图
通过调整下垂曲线和结合虚拟阻抗法等方案，能够实现并联逆变器输出有功功率和无功功率的合理分配。本例逆变器并联系统中用的是固定虚拟阻抗法的下垂控制，根据逆变器自身输出功率调节输出电压的幅值和频率（或相位）来实现逆变器模块的自主并联。
当并机运行一段时间后，由于环流一直存在，会慢慢地将前级的母线充起来，当达到母线过压保护点后，模块会过压保护。因此配置合理的下垂参数，使得当模块检测到自身母线过冲后，将迅速调整自身电压相位，使之超前其他模块的相位，强制输出本模块的有功功率，从而使母线电容上的能量得到释放。当发现母线电容电压Vbus高于Vbus_normal时，母线电容电压Vbus与Vbus_normal之差△V经比例调节器得到δref,V, 即δref,V = K * (Vbus - Vbus_normal).此时，模块会调节自身相位，使得母线电容上能量得到释放，母线电压不会过冲很高。在下垂控制的作用下，输出电流和输出电压控制到稳定状态，正常运行。实现下垂均流的效果。
该文章是由根据笔者的工作经验，加上阅读大量前人文献基础上总结而成，由于水平经验有限，不足之处请读者批评指正。