并网逆变器中数字控制延时对系统稳定性的影响及其优化设计

数字控制系统中不可避免地存在延时,而延时环节会改变系统的相位特性,影响系统稳定性。文中以逆变侧电感单电流环控制为例,在模拟域和数字域下分析了系统的稳定性,系统地研究了数字控制系统中的延时时间对稳定性的影响,在此基础上,详细分析了保持系统稳定的延时时间范围。并从改善系统稳定性的角度,提出了一种数字控制延时的优化设计与延时调整方法。在一台并网逆变器上进行实验,试验结果验证了分析的正确性和所提出方法的有效性。

基于电感电流控制的单相Z源逆变器并网实现

常用的Z源逆变器电容电压控制中存在右半平面零点,致使系统阶跃响应出现负调,控制器的设计过程复杂化。针对上述问题,提出一种新的控制策略,通过控制Z源电感电流实现Z网络稳压输出。以单相Z源逆变并网系统为例,首先利用状态空间平均法建立小信号模型,分析得知控制至电感电流的传递函数中不含右半平面零点,因此电流控制器的设计相对简单。然后详细介绍了Z源电感电流控制器和并网电流控制器的设计,并通过Matlab/simulink仿真和RT-LAB实验验证了所提控制策略的有效性,具有一定的实用价值。

一种新型耦合电感式双Boost光伏微逆变器拓扑分析

基于光伏发电微逆变器模块,提出了一种耦合电感式双Boost逆变器(CIDBI)电路拓扑。详细分析了它的工作原理,推导了直流到交流的变压比公式,并给出了控制方法。这种逆变器通过占空比和耦合电感的匝数比的设置,可输出幅值远高于直流输入电压值的交流电。文中首先研究了CIDBI电路在一驱动时序下的工作原理,再分析了开关器件的电压应力和输入输出的关系,同时指出了在一定的占空比变化范围内,升压比是随占空比近似线性变化的,相应地应用正弦脉宽调制(SPWM)方式实现了正弦输出。最后,将CIDBI电路应用于光伏发电模块中,分析了该电路的共模电流。实验表明:所提出的CIDBI电路能有效实现低压光伏组件一级式并网发电,无需工频变压器升压和传统的DC/DC升压环节,变换效率高,并网电流总谐波含量低。

基于耦合电感单级升压逆变器的光伏并网发电系统

提出了基于耦合电感单级升压逆变器的光伏并网发电系统,其可在一级变换器中实现升压、逆变、单位功率因数并网和最大功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)的功能。该拓扑在电压源和三相逆变桥间加入包含耦合电感的无源网络,通过调节桥臂的直通占空比和耦合电感的匝比,实现母线电压的提升。由于桥臂直通成为一种正常工作方式,系统的可靠性得到了提高。此外,采用单级逆变器和通过采样输出电流实现MPPT的方式简化了系统,降低了成本且易于实现。算例结果验证了该方法的可行性。

耦合电感并-串型双管正激组合变换器研究

为了克服双管正激变换器电压增益低、不适合应用于高输出电压场合的弱点,该文提出了一种耦合电感并-串型双管正激组合变换器。该组合变换器根据耦合电感的耦合系数不同,有 3 种工作方式;其中耦合系数为 1 的工作方式,电压增益最大、为双管正激变换器的 4 倍,从而使组合变换器副边续流二极管电压应力为双管正激变换器的 1/4 倍,改善了续流二极管反向恢复问题。因而,该组合变换器适合应用于高输出电压场合,并且副边续流二极管可以采用低压快恢复二极管,提高了可靠性。

单相三电平并网逆变器的改进无差拍电流控制

传统无差拍电流控制策略的控制性能受滤波电感值变化的影响较大。在单相三电平并网逆变器中,首先引入易于DSP实现的双调制波三电平正弦脉宽调制(sine pulse widthmodulation,SPWM)方法,进而推导基于该方法的并网逆变器暂态数学模型。以此为基础,提出采用两次电流采样的在线电感辨识方法,结合数字低通滤波技术获得了实时电感辨识结果,并用于无差拍电流控制算法中,从而有效提高了并网电流控制性能。相应的实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

基于双调制波的单相三电平并网逆变器及电流优化控制

三电平并网逆变器的调制策略复杂,难以直接用DSP芯片实现。本文提出只需DSP一个事件管理器的双调制波三电平SPWM方法,进而推导了基于该方法的并网逆变器暂态数学模型。以此为基础,针对传统并网电流无差拍控制策略对滤波电感变化敏感的问题,提出基于电流瞬时采样的在线电感辨识方法,对无差拍电流控制策略进行优化,从而有效提高了并网电流控制性能。相应的实验结果证明了所提出方法的正确性和可行性。

基于耦合电感的光伏逆变器漏电流抑制研究

无变压器隔离的光伏逆变系统会导致光伏逆变系统对地之间产生较大的漏电流,目前降低漏电流的方式主要是基于电路拓扑和控制方式的优化。本文首先分析了对地漏电流的成因,以及几种控制漏电流的策略和机理。在此基础上提出了一种新颖的基于耦合电感的方式来降低无变压器隔离光伏逆变系统的漏电流。主要思路是在逆变电感增加耦合绕组并通过电容来构成一个漏电流补偿回路,这种方案可以有效降低系统对地漏电流。通过理论分析,并结合电路仿真和实验验证,表明该抑制技术可以有效地解决无变压器隔离光伏逆变器的漏电流问题。

耦合电抗器在并联型三相并网逆变器中的应用

为提高三相并网逆变器的功率等级,提出一种由耦合电抗器组成的新型并联型三相并网逆变器,通过对耦合电抗器去耦得出并联型逆变器的等效电路,并分别在三相静止坐标系和同步旋转坐标系下建立平均模型,阐明耦合电抗器抑制零序环流的根本机理,即耦合电抗器可以增大零序环流阻抗。根据所得平均模型设计电流解耦控制策略,抑制了零序环流,解决了零序环流引起的不均流、波形畸变问题,提高了系统的可靠性和效率。最后,对一组1.5 MW并联型三相并网逆变器进行了仿真验证,结果证明了上述分析及控制策略的正确性。

适用于微电网的并网逆变器动态电压支持功能研究

针对微电网在并网运行时易受外部主电网电压跌落影响的问题,本文提出了一种基于并网逆变器的动态电压支持方法。利用无功功率流过电感会产生压降的原理设计控制器与电路,当主电网电压发生跌落时在微电网不断网的前提下控制逆变器向电网注入一定量的无功功率,使其流过解耦电感产生与电压跌落幅度相当的压降,以支持微电网的本地电压。根据电压跌落幅度的不同,设计了控制器的不同动作来维持本地电压,保证负载的正常工作。文中详细阐述了控制器的设计原理,并利用MATLAB/Simulink对提出的并网逆变器动态电压支持功能进行了仿真分析,验证了该方法的可行性与有效性。

光伏并网逆变器专用滤波电感的设计

对光伏并网逆变器滤波电感的设计方法进行了研究。由并网逆变器工作原理确定滤波电感数值,根据并网逆变器对输出电流和输出效率的要求选择电感磁芯,确定绕组匝数和导线线径,核算滤波电感的功耗和温升,通过并网发电实验检验该设计结果。实验结果表明,应用该方法设计的滤波电感能满足并网逆变器输出电流和输出效率的要求,适用于光伏并网逆变器滤波电感的设计。

基于两步预测的光伏并网SL-qZSI的模型预测控制

为了受控变量追踪指令值更加准确,避免调制带来的开关损耗增大等问题,针对三相光伏并网开关电感型准Z源逆变器,提出一种基于两步预测的多变量模型预测控制。该控制策略通过两步预测代替一步预测,对并网电流、电容电压和电感电流进行多变量预测控制,可消除延迟时间,从而减小受控变量的振荡。最后通过Matlab/Simulink仿真,验证该控制策略在光照波动时并网运行过程中具有良好的控制性能和可行性。仿真结果也证明了相比一步预测,该控制策略所采用的两步预测减小了并网电流、电容电压和电感电流的振荡,使得它们跟踪各自指令值更加准确,还有减小总谐波畸变率的优点。

并接线圈总自感系数的计算和讨论

本文推导出了顺、反并接线圈总自感系数的计算表达式,并对其变化规律进行了详细的分析和讨论。

一种提高并联集成电感性能的方法

高Q值的片上集成电感是单片集成射频电路、微波电路中不可缺少的重要元件。并联形式的集成电感具有较高的品质因数,但是其自谐振频率较低,使其应用范围受到限制。该文从衬底损耗、金属损耗及邻近效应出发,首次提出了一种提高并联集成电感性能的方法。合理的设计多个不同圈数、层数的电感并将其并联,用ASITIC软件近似仿真发现该型并联集成电感能够在较高频段获得较高Q值。

用于铲刀连接座凹球面的淬火感应器及配用尺寸确定方法

针对淬火感应器及配用尺寸的确定方法,通过采用方铜管制作感应圈的有效感应弧端和导磁体的驱磁作用,解决了感应加热效率提升以及圆环效应的影响问题;采取感应器冷却用水与感应淬火冷却介质合二为一的方法,解决了铲刀连接座凹球面淬火时所需冷却介质的问题;通过分析给出了淬火感应器配用尺寸的确定方法。另外,所述感应器及配用尺寸的确定方法,构思新颖,结构合理,易于制作,且方法简单可行,具有很好的使用价值,并已申报了国家专利。

基于相位补偿和虚拟阻抗优化的LCL型并网变流器改进控制

LCL型并网变流器常采用同步旋转坐标系下基于变流器侧电感电流的并网控制,但LCL型滤波器和数字延迟的dq轴模型均存在轴间耦合,制约了并网性能,且随着开关频率降低,性能恶化更为明显。针对该问题,文中在建立LCL型并网变流器复矢量模型的基础上,对并网变流器耦合特性和传统解耦方案进行分析。针对现有方案的不足,提出了一种基于相位补偿和虚拟阻抗优化的LCL型并网变流器改进控制策略,通过零极点图详细分析了虚拟阻抗对系统耦合程度及系统阻尼特性的影响,进而给出了确定3个参数优化值的方法。最后,仿真和实验结果表明,与现有方案相比,所提策略能够实现对系统耦合程度及阻尼特性的独立控制,有效实现解耦并改善系统动态性能。

一种单电感串并联电池组均衡方法

利用电感储能特性,提出一种基于单电感的串并联电池组均衡方法。充放电过程,均衡能量可以在串并联电池组内任意单体间转移,同时实现高电量单体的放电均衡和低电量单体的充电均衡;具有结构简单,控制简单,体积小,易扩展的特点。首先阐述均衡拓扑的结构和工作原理,其次对参数设计过程及相应的控制策略进行详细分析;在此基础上,通过仿真研究了新型均衡方法的均衡速度及均衡效率表现;最后以荷电状态作为均衡指标,搭建“四串两并”实验平台,验证了所提均衡方法在电池组充电、放电、动态工作过程的有效性。实验结果表明,所提均衡方法可以使串并联电池组各单体荷电状态差异小于4%,能够显著改善电池组的一致性。

CMOS差分电感和串联电感对的建模与分析

该文分析了基于中芯国际0.18μmCMOS工艺的差分电感和串联电感对,提出了电感在射频CMOS差分电路中的应用原则。研究了串联电感对之间的串扰效应,并提出了能准确反映互感效应、衬底容性损耗效应以及线圈间容性耦合的完整串扰模型。最后,通过对一组变间距的电感对进行测量分析,验证了该模型的准确性和适用性。

三相双Buck并网逆变器的优化控制方法

双Buck逆变器分为全周期和半周期控制,相较全周期控制,半周期控制避免了额外的开关和通态损耗,但由此带来电流过零畸变问题。定量分析空间矢量脉宽调制(SVPWM)方式下电感电流过零时刻纹波大小,确定为抑制过零畸变而在电流过零附近将半周期控制转换为全周期控制的转换条件,在电感电流断续区采用全周期控制,通过理论计算给出全周期控制最小区间,在有效消除过零畸变的前提下降低全周期控制增加的额外损耗,以保证整个系统的效率。通过实验验证了理论分析。

改进型Z源逆变器的并网控制策略

针对传统Z源拓扑所存缺陷,提出一种改进型Z源拓扑。该拓扑中,用耦合电感代替传统结构中与电源正极相连的电感,阻抗网络相对于三相逆变桥位置发生改变;此外在直流链处增加全控型IGBT器件,用于单独插入直通零矢量。分析其在电压型和电流型模式的工作状态可知:相比于传统Z源逆变器,在电压型模式工作时,该拓扑可实现更高的电压增益,稳态时电容电压应力更低且不存在启动冲击电流,逆变侧输出电压波形质量更高;在电流型模式工作时,其启动压降较低,逆变侧输出电流波形质量较高。最后为实现对该逆变器的并网控制,在两相旋转坐标系下建立系统数学模型,运用两电流环和一电压环实现其高功率因数并网。算例结果验证了所提策略的有效性。