中点钳位型三电平逆变器并联系统的零序环流抑制策略

针对中点钳位型(NPC)三电平逆变器并联系统内普遍存在的零序环流问题,该文首先分析模块间环流的通路,建立零序环流的电路和数学模型。根据等效模型阐述零序环流各成分的产生机制,并对零序环流进行定量分析。定义零序环流的三类具体成分:通态零序环流、开关零序环流及混合零序环流。对于不同类别的零序环流,提出共享直流侧中线和改进型LCL滤波器的硬件措施及准比例积分谐振(PIR)控制器的软件措施去抑制对应环流成分的高频、低频分量;另外,针对改进型LCL滤波器中交流滤波电容中点和直流侧电容中点连接电缆上有较大高频电流的缺陷,提出载波移相控制下模块共用滤波电容的优化方案,在保证环流抑制效果的同时将奇数次开关频率的高频纹波转移到共用电容上,实现奇数纹波分量的自动抵消,使连接电缆上的电流减小近50%;最后,仿真与实验结果验证了所提环流抑制策略的可行性。

基于自适应电流预测模型的LCL型三电平逆变器并联零序环流抑制策略

提出了一种基于自适应电流预测模型的零序环流抑制策略,该策略适用于共直流母线的并联运行的三电平逆变器。首先构建了零序环流等效模型,分析证明了并联系统的中点电位差和共模电压差为零序环流激励源;随后提出了一种基于预测模型的零共模电压控制方法,兼顾了中点电位平衡的控制效果并改善了并网电流质量,同时对并联系统之间的零序环流进行了有效抑制;其次设计了一种自适应电流预测模型,提高了在参数失配下并网电流的跟踪性能,减少了误差;最后通过MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

直接并联模块化逆变器零序环流抑制

新型FREEDM微网中,采用逆变器直接并联技术可提高固态变压器的并网容量,但受到运算放大器零点漂移、谐波扰动以及信号延迟等因素的影响,该技术存在严重的零序环流问题。在并联逆变器间零序环流的平均模型和同步旋转坐标模型基础上,分析dq0坐标轴参考信号与输出电压的关系,提出理想机模型对PWM调制波参考信号进行误差反馈调节,实现各逆变器之间互不干扰地进行零序环流抑制,采用顺序控制方案,增加了控制器的调节效率和准确度。在PSCAD/EMTDC环境下仿真结果表明,所采用控制策略对零序环流具有有效的抑制作用,同时提高了功率均分的准确度。

电网电压不对称时MMC-HVDC精确环流抑制控制

基于模块化多电平换流器(MMC)柔性直流输电被认为是最具竞争力的高压直流输电方式。基于PR控制器的MMC环流抑制策略已经得到广泛应用并能有效降低桥臂各环流分量,但在电网电压不对称时,桥臂环流中零序电流分量将进入直流侧引起直流电压/电流2倍频波动,现有控制策略不能很好地对其进行抑制。并且现有环流控制模型不能完全揭示MMC内部固有特性,这也阻碍了对MMC的进一步的理解和应用。针对以上两个问题,提出精确的环流控制模型,指出MMC内部环流电气量之间的相互关系。在此基础上,设计了新的环流抑制策略,在Matlab中搭建了±100 k V/300 MW MMC-HVDC仿真模型。仿真结果表明所提控制策略能同时降低桥臂环流和直流电压纹波,提高了MMC-HVDC故障穿越能力。

多模块化逆变器直接并联控制及效率分析研究

微网中大功率分布式电源并网逆变器采用模块化结构,输出功率的随机性和波动性不仅容易造成逆变器的过载或轻载,而且工作效率不高。本文根据逆变器效率随传输功率的变化在低功率区间成正比例、高功率区间普遍较高的规律,制定基于模糊控制理论的逆变模块投切控制策略,通过其并联数目的调整,维持系统的高效运行;同时设计同步控制器,实现模块的平滑投切;并提出零序环流抑制策略,解决多直接并联模块零序环流突出的问题。仿真分析表明,所采用的控制策略能够实现并网逆变器始终工作在效率最佳工作区间,为分布式电源高效安全并网提供参考。

T型三电平逆变器并联系统的故障容错控制方法

逆变器并联运行是实现系统大容量化和功率调控的关键途径,但并联逆变器间零序环流引发的电流畸变、稳定性差等问题随之而来。此外,随着并联系统功率开关管数量的大幅增加,加之运行工况的复杂多变及其自身老化,开关管故障率也随之增加。然而,现有文献均未给出并联系统零序环流抑制下开关管的故障容错控制方法。为此,文中提出基于零序环流抑制的容错控制方法。首先,构建基于"比例+前馈"的零序环流控制器,实时调整两台逆变器的零序占空比之差,完成并联系统的零序环流抑制。然后,通过实时改变故障相的状态切换方式,并辅以"面积等效原理"准则,进行开关序列的重构,在不影响零序环流抑制的前提下,实现开关管开路故障下的容错控制。与现有方法相比,文中方法不仅实现了零序环流的抑制,而且完成了开关管开路故障时的容错控制,显著提升了并联系统正常运行与开关管故障下运行时的交流侧电能质量,切实保障了系统的安全可靠运行。最后,通过仿真和实验验证提出方法的可行性与正确性。

并联逆变器变开关频率交错零矢量PWM方法

零序环流抑制是交错并联逆变器正常运行的一个关键技术问题,过大的零序环流峰值将会增大开关管的电流应力,降低系统效率。该文在传统交错空间矢量调制的基础上,提出一种变开关频率交错零矢量脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)方法。建立交错零矢量PWM的零序环流时域模型,分析输出电流纹波特性以及电气参数差异对环流特性的影响。在保证最大零序环流峰值不变且输出电流纹波满足系统要求的前提下,引入变开关频率控制,并给出变开关频率交错零矢量PWM的实现方式。最后,实验验证所提方法的有效性。