鉴于前述削顶限幅输出控制存在的缺陷，希望能控制使满载输出逆变器单元的输出电流为正弦波。图7-35所示为正弦波限幅输出控制的逆变器并联系统示意。
图7-35 正弦波限幅输出控制的逆变器并联系统
图7-36是正弦波限幅输出控制下3个相同限幅容量的逆变器单元并联运行（均为10A限幅容量）电阻性负载仿真结果。44ms时刻突增负载，电压源控制输出的INV3承担了负载突增量并稳定输出电压，INV1和INV2保持电流限幅输出；106ms时刻发生较大负载突减，超出了INV3调节稳定电压的能力，于是INV3退出并联转为待机状态，INV2由电流限幅输出转换为电压源输出控制模式以稳定输出电压，INV1继续保持电流限幅输出。
图7-36 正弦波限幅输出控制下三单元并联仿真工作波形（相同限幅容量）
图7-37是不同限幅容量的三单元逆变器并联阻性负载仿真结果（INV1与INV3为10A限幅容量，而INV2为12A限幅容量），负载变化条件同图7-36，仿真结果表明该并联控制思想可以实现不同容量逆变器的并联运行。
图7-37 正弦波限幅输出控制下三单元并联仿真工作波形（不同限幅容量）
图7-38为正弦波限幅输出控制下三单元逆变器并联运行阻感负载仿真结果（3个逆变器单元均为10A限幅容量）。64ms前INV3为待机状态，INV1限幅输出，INV2按电压源输出控制模式以稳定输出电压；64ms时刻突增负载，超出INV2调节稳定电压的能力，于是INV2转为电流限幅输出，同时INV3以电压源输出模式并入系统，调节并稳定输出电压；146ms时刻负载再次突增，由于突增量在INV3调节范围内，因此仅INV3调节增大了输出电流并稳定输出电压，而INV1和INV2保持限幅输出。
图7-38 正弦波限幅输出控制下三单元并联仿真工作波形（相同限幅容量、阻感性负载）
图7-39为阻感负载外加整流型负载（电流小于单机限幅值）情况下的仿真结果。INV1和INV2工作于正弦限幅输出状态，而部分正弦电流负载和非线性整流负载电流均由电压源控制模式下的INV3所承担。
图7-39 正弦波限幅输出控制下三单元并联仿真工作波形（阻感负载加整流型负载）
图7-40表明，当电流限幅输出并联运行的逆变器单元的参数存在差异时，并联系统依然可以稳定而可靠地工作。图中，当INV2的输出滤波电感由设计值（2mH）突减为1mH、并联连接电阻由原来的0.001Ω突增为0.1Ω时，由于采用电流输出控制，各单元的输出电流并没受到影响。
图7-40 逆变器参数发生突变时并联仿真结果（1）
图7-41表明，当INV2的输出电流反馈系数由0.2变为0.21（譬如因电流采样环节参数变化而引起）后，INV2的输出电流有所下降，尽管其电流偏离了设定值，但并不影响各单元输出电流和整个并联系统工作的稳定性。图7-41还同时表明，当逆变器直流母线电压出现波动情况下，也不影响各单元输出电流和整个并联系统工作的稳定性。
图7-41 逆变器参数发生突变时并联仿真结果（2）
上述所有仿真结果证明，并联逆变器采用输出电流正弦波限幅控制，除其中一个单元工作与电压源输出控制模式，其余各并联运行逆变器单元输出等值正弦波电流，并联系统具有优异的负载均分能力和工作稳定性。
这种逆变器按容量自主限流并联运行控制策略属于完全无互连线并联控制，各逆变器单元依赖自身控制算法实现各自运行模式的自动选择和切换，完全独立，因而并联系统具有高可靠性。
这里还要强调指出的是，逆变器运行效率变化曲线表明，当逆变器运行在接近额定满载状态时的效率为高。在通常的均流控制并联系统中，各逆变器单元始终以对等功率输出，很难在整个负载变化范围内获得整体较高的运行效率。但是在自主限流并联运行系统中，除其中一个逆变器模块运行于电压输出控制模式，其余各模块要么限幅运行于其最佳容量状态，要么待机，因此，自主限流控制的并联系统在整个负载变化范围内都能获得较高的整体运行效率。(www.daowen.com)
前述并联系统中的各逆变器单元需根据负载变化情况自动选择运行模式并自行实现控制模式的切换，有效而可靠的模式切换控制逻辑与算法是确保并联系统工作稳定性与可靠性的保证。
如前所述，并联系统公共输出端电压是由其中的一个电压输出控制单元来调节和稳定的，而运行在电流输出控制模式的逆变器单元相当于一个恒功率并网逆变器。如果负载功率突然增量较大，纵使电压输出控制的单元满载输出还不能满足负载总功率的要求时，为避免该单元超负载运行，应将其由电压输出控制模式切换为限流输出控制模式，并及时投入新的工作单元，由新并机工作单元运行于电压输出控制模式，接任调节和稳定公共输出端电压的任务；如果负载功率突减量较大，纵使电压输出控制的单元输出零电流还不能满足负载总功率减小的要求时，应将运行于限流输出控制模式的逆变器模块中的一个或几个切换回至待并机运行状态，否则将因输出电流过大而引起公共端过电压输出。
图7-42所示两个单相逆变器并联实验系统，其中的逆变器单元选用并网/独立双模式逆变器，对其独立模式下的控制程序适当修改即可用于本节并联控制，实验中将输出电流限幅值设定为5A（有效值）；Z1为并联系统的公共负载（300Ω），Z2为突增（减）负载（40Ω），断路器S0用作负载投切开关，逆变器单元通过静态开关（STS1、STS2）接至并联输出母线。
图7-42 单相逆变器按容量自主限流输出并联实验系统
当单机逆变器单元INV1独立带载运行时，过大的负载增量将导致逆变器自动由电压源输出控制模式切换为限流输出模式。图7-43实验波形表明，当负载由Z1突变为Z1//Z2（见图7-42），INV1由电压源输出控制模式切换为限流输出模式，限流后输出电压由220V（有效值）降低为约178V（有效值）。因此，这种运行模式切换控制可以有效避免逆变器超载运行，当然这是以降低输出电压幅值及其稳定性为代价的。这种限流输出控制思想也可用于逆变电源系统的过电流保护设计。
为了防止干扰所造成的模式误切换，DSP编程中对连续多个输出电流瞬时值采样数据进行判断，方可确认模式转换，由此带来的后果是可能出现短时电流冲击和输出电压畸变，如图7-44所示，可以通过适当完善信号采样环节和状态判断逻辑弥补该缺陷。
各逆变器单元依据检测交流母线电压和自身输出电流值自行选择运行模式并通过控制静态开关的通断并入或退出系统。为避免新单元并入过程对系统造成冲击，控制开通静态开关（并机）前，必须确保自身输出电压或电流与输出母线的电压或电流保持一致关系。第一个接入系统的单元在无法获取来自输出母线的同步信息情况下，以内建同步的方式、电压源输出运行模式接入系统，即使接入系统后因过载而导致逆变器转换为限流输出模式，也能在交流母线上建立起确定的同步信息，其余待并联单元跟踪该同步信息运行于电压源输出控制模式。一旦待并联单元检测到交流母线电压低于期望值，表明已并机工作单元的电流输出能力不能满足负载要求，待并联单元应以电压源输出模式在电压过零时刻并入系统，控制稳定交流母线电压。待并联单元对输出母线电压的相位跟踪过程与第2章逆变器并网前对电网电压的相位跟踪过程是一样的。
图7-43 因负载突增而引发的运行模式切换
图7-44 滞后的模式切换造成瞬时电流冲击
图7-45、图7-46为逆变器单元在线热投切并联运行实验结果。负载突增前，由INV1单机独立供电，采用电压电流双闭环控制，输出电压220V（有效值），输出电流约1A（有效值）。当发生较大负载突增时，因INV1因自身电流输出能力不能满足负载要求而自动转换为限流输出方式，其输出电流有效值被限为5A；同时待并联的INV2自动并机并承担超出5A部分的负载电流（约2.5A），其双闭环控制将输出电压稳定在220V。
图7-45还显示，在并机瞬态过程中，INV1的输出电流及母线电压存在一定程度的畸变。一方面，由于信号检测和状态判断上存在滞后，还因为实施并机行为的静态开关是采用过零导通模式，导致实际并机动作滞后于输出控制模式的切换。
图7-46a和图7-46b分别显示了在突增负载和突减负载情况下，INV1的输出电流i1和INV2的输出电流i2的变化情况。
从实验结果可以看到，并联稳态时INV1限流输出5A（有效值），INV2为电压源型输出以稳定并联接点的电压并分担负载电流2.5A（有效值）。因各逆变器单元内部有一个800Ω自带负载，待并联单元有峰值约为0.4A的电流输出。
图7-45 INV1由独立供电运行转换为限流输出运行
（u0—输出母线电压；i1—INV1的输出电流）
图7-46 负载突变条件下逆变器单元的输出响应
a）负载突增响应 b）负载突减响应
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