前言
逆变电源的模块化及其最优化并联控制运行，是交流电源系统从传统的集中式供电向分布式供电乃至全功能电源系统供电模式发展过程中必须解决的关键技术问题。该技术的运用可大大提高逆变电源系统的灵活性，打破逆变电源在功率等级上的局限，用户可根据需要任意组合系统的功率，同时可方便的采用冗余设计，因而具有可靠性高、易大功率化的优点。电源模块产品标准化和规范化，可降低不同容量电源的设计成本和重复投资，并减少生产和维护费用。
目前，使用特种电源供电的装备日趋增多，其中逆变电源为这些装备提供了特种动力，并对于改善供电质量、提高供电效率、防止供电污染和提高供电的可靠性等方面都有十分重要的意义。当今供电系统的主要要求为高可靠性和大功率化，两者都与逆变电源的并联（逆变电源之间或逆变电源与公共电网之间）运行控制密切相关。
与此同时，采用多种能源并联组成的分布式发电系统，是大力发展可再生能源，提高供电电源可靠性，扩大供电系统容量的重要途径。分布式能源系统的供电可以由多种能源经电力变换（主要以逆变电源为主的电能变换）组网形成，其各供电单元具有分散性，且多并接于交流电网母线上。对于小型的分布式发电系统，其供电单元一般为并联型逆变电源。因此，分布式供电模式主要分为两种，一种是独立的分布供电（Stand-alone），主要应用在公用电网难以覆盖的地区或微型电网中；另一种是电网交互式分布并网供电（Utility-interactive），目前得到了较为广泛的应用，如以光伏电池（PV）所构成的分布式供电系统中，独立发电系统和并网发电（Grid-connected）系统已成为光伏发电应用的主流。多台分布式电源连接在一起即可构成相应的分布式供电系统或分布式供电网络。一般而言，分布式供电是利用相对较小的电源功率模块来组合成积木式、智能化的大功率电源供电系统设计方式。由于分布式电源供电系统具有供电质量高、系统灵活性好，可减少产品种类和便于规范化、标准化生产，可靠性高，使用维护方便等优点，得到了广泛的应用。
理想的分布式发电系统包括并联或并网的逆变电源模块、输出线路阻抗、交流总线以及接在交流总线上的负载，其中逆变电源是整个分布式发电系统运行的核心，它负责将分布式能源通过逆变变换、均流控制等技术变换为电能并实现系统的并联组网运行。逆变电源的并联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连线独立控制等多种，其中分散逻辑控制及无互连线独立控制适合于并网逆变电源分散的分布式发电系统。目前，世界上许多国家的电源公司在逆变器的并联冗余控制技术方面已经做了大量的工作，并有一系列的产品投入了使用，特别是在UPS系统、新能源发电系统、蓄电池储能充放电系统、航空航天供电系统、大型计算机供电系统、通信电源系统等多种应用领域。逆变电源多采用模块化组合和并联控制运行方式。
分布式电源系统采用模块化技术并加上冗余不间断供电功能，则构成了新型的全功能电源系统供电模式。这种全功能电源系统能克服其他各种供电模式的缺陷，又能实现电力的冗余，是几乎具备所有电源功能优点的电源系统，同时它还具有容错功能和网络监控功能，因而使电源系统的可靠性大为提高。
近十年来国内在逆变电源模块化并联控制技术的研究也已取得了长足的进步。迄今为止，部分电源生产企业与一些高等院校或相关研究机构合作攻关，已形成了国产化的系列产品。华中科技大学电力电子研究中心从20世纪90年代初开始，和国内有关单位一起从事逆变电源模块化及并联控制技术的研究，取得了一些有价值的研究成果，推广了一批较成熟的技术，引起了国内有关部门和应用单位的重视。本书作者由十多年来潜心研究逆变电源模块化及并联控制技术的相关研究人员组成，该方向的研究课题组已承担了多项国家级和省部级科研攻关课题，积累了较为系统的设计理论与丰富的实践经验，所培养的该研究方向毕业学生已输送到国内多家高新企业，研究成果已在多种实际产品和系统中得到应用。
近十多年来，国内外关于逆变电源模块化及并联控制技术的研究很多，积累了大量的文献，成果也极为丰硕。因此，本书期望，一方面在全面总结国内外相关研究成果的基础上，对逆变器模块化和并联技术进行归纳和总结，为模块化逆变电源系统的研究及设计提供基础理论依据和分析方法；另一方面，较为全面地介绍这类系统的控制方法和应用领域，将逆变电源模块化及并联控制技术进行理论的系统化和工程的可实现化，将研究成果与国内外同行共享，并便于读者在解决实际问题的过程中加以利用。此外，对目前国际上较新的研究课题，如采用无互连线独立控制的并联系统运行方式，尽管由于现有市场需求动力不足，尚未得到大规模的应用，但其应用潜力不可忽视；逆变器模块化及并联技术在新能源发电、储能、微网及智能电网中的应用也越来越广泛。对于这些内容，本书也给予了充分的重视，希望读者给予关注，从而推动逆变器模块化及并联技术的进一步发展。
本书共分九章，第1章简述了模块化DC/AC变换器的的发展背景、分类与特点，以及逆变电源并联冗余结构及运行控制的基本方法、应用领域和发展趋势；第2章介绍了逆变器并联系统的数学模型及并联基础理论，重点分析逆变电源系统的并联运行结构和工作原理、模块电源并联系统可靠性特性，阐明了并联系统环流运行特性（包括三相逆变器磁路耦合对环流的影响）的分析方法；第3章主要介绍了并联同步的SPWM调制基本原理及数字化同步锁相控制技术、同步锁相的重新调制控制技术、逆变电源并联运行数字化同步控制技术对并联均流特性的影响；第4章介绍了逆变电源并联系统运行中谐波环流形成的原因，以及基于瞬时功率理论的谐波环流检测提取方法，分析了并联系统动态均流特性以及谐波环流抑制技术；第5章重点介绍了分散逻辑控制的概念和基本控制原理，分析了全数字化逆变电源的分散逻辑并联控制的系统结构、内外同步锁相算法以及模块间信息交换实现方法及基本的均流控制策略；第6章介绍了逆变电源并联系统中无互连线控制的基本技术需求，分析了逆变电源无互连线并联中下垂特性的含义、所隐含的通信机制及下垂特性系数的选取方法，同时提出了一种利用电力线载波通信实现逆变器无互连线并联的控制策略；第7章分析了基于下垂特性控制的局限性，分析了基于解耦控制的无互连线并联控制策略，重点阐述了负载、线路阻抗等参数变化对解耦控制效果的影响，并进行了多台逆变器并联时解耦控制的局限性分析；第8章介绍了分布式逆变电源的系统监控应用以及数据通信技术，阐述了逆变电源并联系统的故障保护策略与投入/退出切换逻辑，简要介绍了分布式发电系统中逆变电源并联系统的能量管理技术；第9章侧重于介绍逆变器模块并联系统设计方法及典型应用，包括含逆变电源并联系统的测试方法、提高逆变电源模块冗余度的热插拔结构及模块的热插拔设计方法、逆变电源并联运行系统在UPS中的应用、逆变电源模块化并联技术在光伏发电系统中的应用等。
在本书的选题和出版过程中，得到了丛书编辑委员会、电子工业出版社及国家重点基础研究发展计划（973计划—“高渗透率下微网与大电网相互作用机理研究”，项目批准号：2009CB219701；以及“基于液流电池储能的多体系系统耦合及综合能量管理控制策略研究”，项目批准号：2010CB227206）的大力支持，作者在此深表谢意。本书的基本研究内容已历经十多年的变化，特别是近几年相关研究工作和相关技术飞速发展，模块化逆变电源和并联运行控制技术的应用领域也越来越广泛，因而在写作的过程中只能不断进行基本内容的调整。在本书的撰写过程中，得到了陈坚教授、程时杰院士、杨荫福教授、段献忠教授、徐德鸿教授、康勇教授及阮新波教授的不断鼓励，在此表示衷心感谢！
在本书的编写过程中，我的同事和研究生也参与了部分章节的整理和编写工作，他们是刘邦银博士，完成了第1章和第9章的大部分编写工作；张宇博士，完成了第2章的部分编写工作；林新春博士，完成了第6章和第7章的编写工作；蔡涛博士，完成了第8章的编写工作。本书的其他章节及全书的统稿工作由段善旭完成。对曾在实验室从事相关研究工作，现已毕业的硕士生和博士生，作者也要表示深深的谢意，他们是孟宇、陈息坤、郭卫农、李剑、孔雪娟、余蜜、曾建友、冯锋、陈君杰、白丹、刘永桥、毛谷雨、张昌盛、舒为亮、夏斌、陈国英、吴阐、殷民等。
向参与本书制图、书稿整理付出辛勤劳动的张睿和博士后陈昌松，研究生芦铭辉、金莉、邱纯、周元峰、蔡久青、黄羚、江玲、马梦隐、赵锦波、史尤杰、仰冬冬、石林、任成达、范军等同学表示感谢。本书的编写工作得到了华中科技大学电气与电子工程学院应用电子工程系同事和研究生的支持和帮助，在此一并表示衷心的感谢。
作者还要对书末所列参考文献的所有作者表示衷心感谢。
由于作者的学识有限且时间紧迫，在逆变电源的模块化及并联运行控制技术领域还有很多内容没能在本书中得到反映，恳请读者谅解。书中内容、结构也难免有疏漏、不当和错误之处，敬请有关专家和各位读者对本书给予批评和指正。
编著者
2012年9月