Instantaneous Current Feedback Control Strategy on Buck Mode Inverter

Buck型逆变器的电感电流瞬时值反馈控制和电容电流瞬时值反馈控制存在本质区别。以差动正激直流斩波器型高频环节逆变器为例，采用理论推导方法，研究这两种电流控制逆变器的稳定性、输出外特性、短路能力、输出功率特性、带非线性负载能力及动态响应特性。研究结果表明，电感电流瞬时值反馈控制逆变器具有电感电流和输出功率受限、较强的过载和短路能力、较软的输出外特性、较弱的带非线性负载能力、较差的动态响应等特点；而电容电流瞬时值反馈控制逆变器具有电感电流和输出功率不受限、较弱的过载能力、无短路能力、硬的输出外特性、较强的带非线性负载能力、较好的动态响应等特点。研究成果为Buck型逆变器电流型控制策略的选择及其设计提供重要的理论依据。

LCL型并网逆变器电网电压前馈控制策略研究

为抑制LCL型并网逆变器系统固有谐振频率,消除非线性负载带来的电网电压畸变并网电流谐波,通过电容电流反馈有源阻尼控制减小LCL固有谐振。为抑制电网电压对并网电流产生的影响,采用电网电压前馈控制策略实现,对比各种前馈控制效果,从而得到高质量的并网电流。通过MATLAB/Simulink仿真验证所提前馈控制策略有效。

基于改进电容电流反馈的含非线性负载光伏并网系统振荡抑制策略

在含非线性负载的光伏并网系统中,光伏发电单元、非线性负载、电网三者之间的相互作用可能导致系统出现振荡,因此提出一种改进的电容电流反馈有源阻尼(capacitor current feedback active damping, CCFAD)控制方法。首先,采用谐波线性化方法建立含非线性负载的光伏并网系统序阻抗模型,并基于阻抗模型和对数频率稳定判据揭示含非线性负载的光伏并网系统振荡特性。随后,基于负电阻理论定义阻抗相对灵敏度指标,评价不同参数变化对系统阻抗特性的影响程度,获取影响系统稳定性的关键参数。基于不同参数的阻抗相对灵敏度分析,提出一种改进的CCFAD方法。该方法拓展了传统CCFAD的正阻尼区域,有效地改善了系统输出阻抗的相位裕度,提高了系统稳定性。最后,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了分析方法的正确性和所提控制策略的有效性。

Design and Verification of a High Performance LED Driver with an Efficient Current Sensing Architecture

A high power buck-boost switch-mode LED driver delivering a constant 350 mA with a power efficient current sensing scheme is presented in this paper. The LED current is extracted by differentiating the output capacitor voltage and maintained by a feedback. The circuit has been fabricated in a standard 0.35 μm AMS CMOS process. Measurement results demonstrated a power-conversion efficiency over 90% with a line regulation of 8%/V for input voltage of 3.3 V and current output between 200 mA and 350 mA.

基于耗散哈密顿模型的电容电流反馈并网控制策略

采用LCL型滤波器的并网逆变器具有抑制高频电流谐波的能力,然而LCL型滤波器的频率响应存在一个谐振尖峰。基于电容电流反馈的无源或者有源阻尼方法可在一定程度上抑制谐振尖峰,但是其没有详细考虑逆变器输出电能质量和抗参数扰动性能。因此,本文将电容电流反馈方法与耗散哈密顿模型的无源控制策略相结合,其不仅能够有效抑制谐振尖峰,而且可以提高系统的鲁棒性、动静态性能、以及电能质量。基于Matlab/Simulink仿真实验验证了本文所提方法的有效性。

交轴电流计算与电容储能反馈的双三相永磁同步发电机系统稳压控制

双三相永磁同步发电机(DTP-PMSG)具有容错率高、低压大功率等特点,适用于受输出电压、空间体积限制的高端装备领域。常规的母线电压控制方法在负载快速变化时,存在电压恢复时间长、电压波动大的缺点。该文提出基于交轴电流计算与电容储能反馈相结合的稳压控制策略。建立脉冲宽度调制(PWM)整流器能量和功率交换数学模型,推导交轴电流内环给定的计算表达式,设计电压外环并分析物理意义。该方法既能缩短电压恢复时间,又可以降低电压波动幅值。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

电容电流反馈并网逆变器闭环系统参数选择及稳定性分析

针对电容电流反馈并网逆变器闭环系统参数及稳定性的分析,传统的计算方法过于繁琐。为此,建立典型LCL型并网逆变器数学模型,从而得到电容电流反馈控制策略等效框图。分析PI调节器参数选择对系统环路的影响,确定电容电流反馈闭环系统各参数。通过Matlab仿真验证了系统环路参数选择的准确性。

基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型并网逆变器闭环参数设计

基于电容电流反馈的有源阻尼是实现LCL型并网逆变器谐振峰阻尼的一种有效方法,PI调节器因其简单有效而常用于并网电流的控制。针对基于PI调节器和电容电流反馈有源阻尼的LCL型单相并网逆变器,详细分析PI调节器参数和电容电流反馈系数等闭环参数对系统性能的影响,通过对并网电流稳态误差、系统相位裕度和幅值裕度的分析,得到满足上述要求的PI调节器参数和电容电流反馈系数的取值范围,结合实际应用需要就可从中优化选取出合适的闭环参数。所提出的闭环参数设计方法不需要反复试凑,不仅可以有效阻尼LCL滤波器谐振峰,而且可以使系统具有高鲁棒性、快速动态响应性能和低稳态误差。实验结果证明了所提出的闭环参数设计方法是有效的。

提高LCL型并网逆变器鲁棒性的电容电流即时反馈有源阻尼方法

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但是存在谐振问题。电容电流反馈有源阻尼可有效阻尼LCL滤波器的谐振峰,在模拟控制下,它等效为在滤波电容上并联一个电阻。然而,采用数字控制时,控制延时使其不再等效为一个电阻,而是一个与频率相关的阻抗。并且在高于1/6的采样频率时,该等效阻抗表现出负阻特性,当谐振频率高于1/6的采样频率时,负阻会降低系统对电网阻抗的鲁棒性。特别地,当谐振频率等于1/6的采样频率时,系统无法稳定。为此,该文提出电容电流即时采样方法,以减小电容电流反馈有源阻尼的控制延时,使其更接近于滤波电容并联电阻的特性。这样,不仅提高了系统的鲁棒性,而且,即使谐振频率等于1/6的采样频率,系统也具有很好的稳定性。以单相LCL型并网逆变器为例,进行实验验证,实验结果证明了所提出的电容电流即时采样方法是有效的。

并网LCL滤波的PWM整流器输入阻抗分析

对并网LCL滤波的PWM整流器进行了深入研究,在电流环中通过引入滤波电容电流反馈控制来改变系统极点分布,抑制LCL滤波器自身的谐振和增加系统稳定性,以代替阻尼电阻的作用。将控制器参数和物理模型结合建立了LCL滤波整流器的闭环高频输入阻抗模型,详细地分析了整流模式、有源逆变模式下阻抗特性,并研究了两种模式下公共耦合端(PCC)电压前馈的影响,为LCL滤波整流器的并网控制提供理论指导。仿真和实验结果表明,LCL滤波整流器并网时可以有效减少注入电网中高次谐波含量,而引入滤波电容反馈控制策略是一种简单、可行抑制LCL谐振的方法,带PCC电压前馈有利于并网整流器小功率能量回馈的正常运行。

采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术

并网逆变器采用LCL滤波对高次谐波衰减效果显著,而且在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。但是,LCL为无阻尼3阶系统,易发生谐振。研究采用并网电流和电容电流双闭环控制策略对并网电流进行控制,采用电容电流闭环增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对电流双闭环方案进行系统建模和稳定性分析,并进行仿真验证。最后,采用电流双闭环控制策略进行并网实验,实验结果表明,该方案可有效地避免进网电流谐振和实现进网电流的高功率因数。

LCL并网逆变器新型电流双闭环控制策略研究

提出了一种新型的LCL型并网逆变器电流双闭环控制策略。内环采用电容电流反馈增加LCL并网逆变器系统阻尼,以抑制LCL输出滤波器带来的高频谐振问题;外环采用重复PR复合控制策略实现对并网电流的高性能控制,以抑制电网电压波动和非线性负载对并网电流的影响,实现对基频信号的无静差控制和高功率因数并网。在此理论分析的基础上研究了控制系统的稳定性,提出LCL并网逆变器电流双闭环控制器优化设计方案。最后通过仿真验证了理论分析的正确性和控制策略的可行性。

基于多谐振控制器和电容电流反馈有源阻尼的PWM变换器电流环参数解耦设计

基于电容电流反馈有源阻尼的LCL型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器并网电流控制中,通常采用多谐振比例谐振(proportional resonant,PR)控制器来实现静止坐标系下正弦电流给定的无静差跟踪和抑制电网电压特定次谐波影响。针对电流环控制器复杂、参数多、设计难的问题,采用频率域理论分析电容电流反馈系数和准PR控制器各参数对电流环性能的影响。在此基础上,提出一种电流环控制器参数解耦简化解析设计方法,根据稳定性、稳态误差和相位裕度要求,分别设计电容电流反馈系数及PR控制器相对谐振增益系数和比例系数。该设计方法简化了控制器参数之间的耦合关系,且多采用解析计算,不需要反复试凑。实验结果验证了所提出的参数解耦解析设计方法是可行和有效的。

电容电流瞬时值反馈控制逆变器的数字控制技术研究

采用电容电流反馈的双闭环瞬时值控制的逆变器具有输出波形正弦性好、动态响应快、输出外特性硬和稳态精度高等特点。该文基于状态观测器,对电容电流反馈瞬时值控制电路的数字实现方法进行研究,提出了基于电容电流反馈的解耦控制方法;设计了电流内环数字控制器,提出了一种电容电流采样时序,采用该采样时序可以真实反映电容电流开关周期内的电容电流平均值;提出了基于 PWM 逆变桥离散化模型的电容电流观测方法,可对电容电流做出准确观测,补偿数字控制器的采样延时和计算延时;提出了瞬时值电压控制外环的滤波方法,以提高输出电压的稳态精度。仿真和实验结果表明,该方案可以达到模拟电路实现双环控制的效果。

基于电容电流反馈的新型HAPF谐振抑制方法

针对有源电力滤波器和无功补偿电容器组成的混合型有源电力滤波器(HAPF)的系统谐振问题,提出了一种基于无功补偿电容器电流反馈的新型HAPF谐振抑制方法。该方法在传统有源电力滤波器电流控制的基础上,通过增加电容电流反馈控制环节,增强系统阻尼,抑制系统谐振。基于该方法,分别就谐波检测电流包含和不包含电容器电流2种情况,详细分析了在电网谐波电压和负载谐波电流2种谐波源激励作用下,系统发生串、并联谐振时的谐振抑制特性。理论分析和实验结果表明,该方法能够有效抑制系统串、并联谐振,提高系统稳定裕度,并对负载谐波电流具有理想的补偿效果。

数字双闭环瞬时值控制逆变器外特性研究

数字双闭环控制通过电流环的无差拍控制实现对负载扰动的抑制,从而提高系统的动态响应速度,但由于没有实现电压的无差拍控制,稳态精度不够理想。本文在介绍电容电流瞬时值反馈控制逆变器数字双闭环控制模型的基础上,建立了系统的闭环传递函数,并从理论上分析了影响数字双环控制逆变器外特性的因素。滤波电感参数的实际偏差和直流电压的波动对逆变器的外特性有较大影响。通过适当的参数设计和在控制器中引入直流电压的解耦控制可以解决在实际参数与控制器参数不一致时输出电压精度不高的问题。仿真和试验结果证明了理论分析的正确性,尤其是加入直流电压解耦控制明显提高了逆变器的输出稳态精度。

35kV/0.7A高压变频恒流充电电源

介绍了一种适用于电容器快速充电的高压变频恒流充电电源,它采用智能功率模块IPM和全桥串联谐振式变换电路,依靠电流反馈信号来控制开关频率的升高以保持充电电流的恒定。实际运行表明该电源恒流效果好,工作稳定可靠。

直流微电网双向储能变换器的两带通滤波器二次纹波电流抑制与均分控制方法

含多双向储能变换器的直流微电网通过逆变器接入交流负荷时,会引起直流母线侧产生二次纹波电流,并影响变换器输出电流均分效果。对此,该文提出了双向储能变换器的两带通滤波器二次纹波电流抑制方法,解决了传统电压电流双闭环控制中因限制外环电压的截止频率引起的动态响应速度慢的问题,并增强了二次纹波电流抑制效果。提出了串联微调虚拟电阻的自适应下垂控制方法,减少了储能变换器间输出电压偏差,改善了并联均流效果。在允许的电压偏差范围内,分析了虚拟电阻对输出损失功率和环流的影响,并选取使二者之和达到最小值时合适的控制参数。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

并联型有源电力滤波器输出LCL滤波器的有源阻尼控制

LCL滤波器可有效滤除并联型有源电力滤波器APF输出的高次谐波含量,但也引入了谐振,对系统稳定性造成很大影响。传统的解决办法即增加无源阻尼电阻来抑制谐振峰,但难免增加损耗。采用了1种新型的引入电容电流反馈的有源阻尼法,通过设计反馈系数,有效抑制了低次谐波的振荡。最后基于采用重复学习控制策略的并联型有源电力滤波器,通过PSCAD进行仿真验证,证明了本设计方法的有效性以及采用有源阻尼的LCL滤波器的优越性。

考虑数字控制影响的虚拟阻抗控制改进

交流模拟电源装置基本运行状态需要模拟出大电网的特性,但其电压及阻抗性能常受到被测设备的影响而无法满足设计需要。为保证其输出特性,对交流模拟电源的控制器进行设计。通过分析基于电感或电容电流反馈的虚拟阻抗控制方法的输出特性,选择更为有效的电容电流反馈的控制方式,该方式下改变虚拟阻抗系数来调整系统输出阻抗及增益特性。考虑数字延时对虚拟阻抗控制的影响,采用减小控制延时的方式,提高系统的鲁棒性,保证交流模拟电源装置对被测设备输出的稳定性。仿真及实验验证了所提方法的有效性。