三相两电平并网逆变器双闭环控制策略研究

并网逆变器作为新能源发电系统的核心装置,是新能源转换为电能的关键所在。针对三相两电平并网逆变器,首先建立了其数学模型,然后采用了基于电流内环、电压外环的双闭环控制策略,最后在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,仿真结果证明了控制策略的正确性与有效性。

三电平光伏并网逆变器两相调制中点平衡控制

针对NPC三电平三相光伏并网逆变器,提出了一种基于两相调制的中点电压平衡控制算法。建立了中点电流数学模型,总结了中点电压不平衡原因及其动态波动的固有机理,分析了两种两相调制方法对中点电压的影响,通过将中点电压反馈值与设定的滞环宽度上下限进行比较,来选择能够抑制中点电压产生静态偏移或动态波动的两相调制方法,从而实现对中点电压的有效控制。实验结果验证了所提两相调制中点平衡控制算法的正确性和有效性。

基于滑模观测器的三电平风力发电并网逆变器无差拍优化模型预测控制

针对中点钳位型(NPC)三电平并网逆变器系统,提出了一种基于滑模观测器的无差拍可优化有限控制集模型预测控制策略。为了降低电网电流谐波量及有功和无功功率的独立控制,采用了基于幂次函数的滑模观测器,实现对电网电压和耦合项进行实时性观测;以滑模观测器为基础,结合空间电压矢量位置信息,提出了基于电流无差拍的优化有限控制集模型预测控制,减少了控制计算量;通过基于中点不平衡电压补偿的性能代价目标函数,提高了控制系统的性能。仿真结果表明了该控制策略的可靠性和有效性。

三相非隔离三电平双Buck光伏并网逆变器漏电流抑制研究

针对传统三相中点钳位三电平光伏并网逆变器存在桥臂直通影响系统可靠性的问题,提出一种新型三相三电平双Buck光伏并网逆变器拓扑。该拓扑不存在传统中点钳位三电平逆变器桥臂直通问题,运行过程中开关无需加入死区时间,提高了系统可靠性。在新型逆变器拓扑基础上,分析了系统工作原理及其共模特性,并提出一种新型载波调制策略,有效地消除了系统漏电流。最后对提出的拓扑及调制策略进行了仿真研究,结果验证了提出方案的可行性和有效性。

两电平三相逆变器效率对比分析

对传统的两电平三相逆变器系统效率进行了分析。对电路在SPWM、准最优SVP-WM、开关损耗最小SVPWM三种调制方式下各部分的损耗计算方法做了详细分析,并对系统效率和损耗分布进行了对比。以一种当前主流器件为例设计了10 kW/380 V的逆变器系统,给出了系统在不同调制方式下效率和各部分损耗所占比例,并将理论分析结果与实验结果进行了对比。

多电平三相电压源逆变器结构优化设计

目前多电平三相电压源逆变器被广泛应用于高压、大功率电子设备中,为解决传统三相电压源逆变器运行中出现的直流侧电容电压失衡问题,基于空间矢量调制开关直流电源对逆变器结构进行优化设计。建立多电平三相电压源逆变器等效模型,利用60°坐标的空间矢量调制算法实现空间矢量调制,利用电容电压平衡算法充分考虑不同矢量间的切换顺序,实现电容电流平衡。实验结果表明,对比传统方法,该方法调制多电平三相电压源逆变器输出线电压波形畸变率为0.18%,电容点电压波动可控制在3 V以内,优于对比方法,具有更好的应用性能。

基于自适应滑模观测器的中点钳位型三电平并网逆变器开关管和电流传感器故障诊断

为提高中点钳位型三电平(3L-NPC)并网逆变器故障诊断的准确性和可靠性,针对其开关管开路故障和电流传感器故障,提出一种基于自适应滑模观测器的开关管开路故障和电流传感器故障同时诊断方法。该方法首先针对3L-NPC并网逆变器,设计一种收敛速度快且能显著抑制抖振的自适应滑模观测器来精确估计正常状态下的三相电流值;其次,利用实际电流和估计电流设计了故障检测变量;同时,利用实际三相电流之和以及估计三相电流之和来区分开关管故障和电流传感器故障;在此基础上,构造开关管故障定位变量和电流传感器故障识别变量,实现开关管开路故障的准确定位以及电流传感器故障类型的快速识别。实验结果验证了该文所提诊断算法的有效性和鲁棒性。

并联三电平光伏并网逆变器中点电压控制策略

针对光伏并网三电平逆变器并联系统的中点电位控制问题,传统的双调制波法无法保证开关周期内平均中点电流始终为零,从而无法有效消除中点电压的低频波动。为此,提出了一种基于改进双调制波法的中点电压控制策略。该策略通过对传统双调制法重构的调制波进行修正,在不影响并联系统输出电压的前提下保证平均中点电流始终为零,不仅可以实现中点电压的平衡控制而且具有良好的动态性能。实验结果验证了所提策略的可行性和有效性。

基于虚拟电阻的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法

现有的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法以锁相控制为主,等效环路会受到负阻特性的影响,出现并网失稳的问题,影响谐振抑制效果。为此设计了基于虚拟电阻的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法。首先,放大并网逆变器连接的电网阻抗,分析了光伏并网产生的谐振特征;然后,基于虚拟电阻进行光伏并网逆变器谐振频率响应的分析,通过调整谐振抑制参数,避免了光伏发电系统谐振频率偏移的问题;最后,在网侧阻抗终止了环流形态,从而进一步实现了对逆变器谐振的有效抑制。试验结果表明,该方法的谐振电流较低,增益谐振裕度在2~3 dB区间变化,表明该方法的谐振抑制效果较佳,能够应用于实际生活场景中。

基于快速MPC的三相LCL并网NPC逆变器

针对三相LCL并网逆三电平中点钳位(Neutral Point Clamped,NPC)逆变器中有限集模型预测控制(Finite Control Set-Model Predictive Control,FCS-MPC)计算量大和控制速度慢导致NPC逆变器性能变差的问题,设计了一种快速模型预测控制方法。通过改变快速模型预测控制中参考电流电角度控制逆变器输出电流的相位,实现入网电流与电网同步;通过在冗余短矢量中选择合适的短矢量,实现直流侧中点电压平衡,减少计算量;通过缩小计算扇区,使快速模型预测控制仅在当前最优输出电压矢量附近进行寻优计算,进一步减少计算量。在MATLAB/SIMULINK中搭建了三相LCL并网NPC逆变器仿真模型,仿真结果验证了上述控制方法的快速性和可行性,运算速度提高了18.31%,入网电流总谐波失真(Total Harmonic Distortion,THD)值减少了2.38%。

基于SVPWM的三相三电平光伏并网逆变器的研究

针对两级式光伏发电系统的并网逆变器,提出基于电压空间矢量作为三相三电平逆变器的控制方式,实现了降低开关频率,减弱了交流侧线电流的波形畸变,提高交流侧的功率因数。设计了三相三电平光伏并网逆变器系统的结构,采用导纳增量法实现最大功率跟踪,并网逆变器的控制方式选用SVPWM,并通过Matlab/Simulink搭建仿真模型,验证了系统可行性,改善了并网逆变器的电能质量。

模块化多电平光储一体化并网逆变器拓扑研究

目前大规模光伏并网的系统结构较为单一,多为低压直流输出逆变升压至中压交流汇集并网,其结构冗杂、转换环节较多,导致后期运维复杂、运维成本相对较高。对于百兆瓦级大型集中式光伏电站,不论是现有交流汇集还是直流汇集方案,均难以实现电网主动支撑能力。文章采用模块化多电平(MMC)技术路线,构建新型光储一体化大容量换流技术,将分散式接入方案,改为集中式接入方式,大幅降低并网逆变器数量,构建易于实现电网主动支撑功能的新一代并网系统。提出分散式直流接入的光储一体化换流器拓扑结构、光伏阵列、储能装置与光储一体化换流器连接、并网主接线拓扑,形成适用于百兆瓦级光伏电站并网的换流器及系统主回路设计方案。对其中的关键技术进行研究,分析了两种储能分散接入系统耦合方式的MMC拓扑设计方式,为模块化多电平光储一体化逆变器的设计奠定基础。

三相并网逆变器有源阻尼控制策略研究

LCL滤波器因其成本低、高次谐波衰减能力强,适用于大功率的三相并网逆变器,在各类新能源发电场合中应用广泛。LCL滤波器存在谐振问题,导致系统稳定性降低。通过建立LCL滤波器的传递函数分析LCL滤波器对系统的影响,并提出了通过电容电流前馈模拟虚拟阻抗的方法增加系统的阻尼,抑制LCL滤波器的谐振峰值,提高系统的稳定性。最后通过在Matlab/simulink中搭建仿真模型,验证算法的可行性。仿真结果表明:通过增加电容电流前馈环节的有源阻尼法可增加系统的稳定性,且不额外增加系统的损耗,三相并网逆变器的输出并网电流谐波含量低。

两电平并网逆变器模型预测控制研究

模型预测控制是基于数学公式在有限时间内预测变量未来的状态,然后根据价值函数最小值选择电压矢量,相应的最优开关状态作用于逆变器。介绍了在基于两相静止坐标系下的两电平并网逆变器模型预测控制,可通过程序实现功能,不需要以往的脉冲宽度调节或内环调节,方法简单,实现容易,效果好。最后通过MATLAB/Simulink搭建模型并进行仿真分析,结果表明模型预测控制可以很好地跟踪参考电流,谐波畸变率比较低,达到并网的要求,有很好的稳态性能。

三相两电平逆变器状态方程模型预测控制方法研究

本文以三相两电平逆变器为研究对象,提出了一种基于其状态方程的模型预测控制方法。在αβ坐标下,构建两电平逆变器的状态方程,构建控制系统预测模型,并根据预测控制器的优化性能指标对电压矢量进行在线评估,选择最优的开关状态信号,从而实现了给定电流参考值的快速跟踪。在MATLAB/SIMULINK上,对模型预测控制和传统控制策略分别进行对比仿真分析,结果表明:模型预测控制策略能够准确地跟踪给定参考值,预测控制完成i_α和i_β电流的内部解耦后,动态响应很快,具有良好的控制性能,验证了该方案的可行性和正确性。

SHEPWM算法在三相两电平逆变器降低电压THD中的研究

在确定每个波形谐波含量时,总谐波失真(THD)是最常用的一个标准。通常使用的传统的THD计算方法由于没有考虑所有次谐波,因此得到的只是近似的结果。本文以三相两电平逆变器为研究对象,对特定消谐技术(SHEPWM)下的输出相电压和线电压THD进行了分析、计算和验证。针对传统的线电压THD时要分离三次谐波的情况,提出了一种新的通用解析表达式。并在MATLAB中与传统计算方法做了比较和验证,同时用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,通过仿真结果进一步证明了新的计算方式的准确性和简便性。

功率前馈的T型三相三电平光伏并网逆变器快速有限集模型预测控制

为加快T型三电平光伏并网系统的动态响应速度,同时避免传统有限集模型预测控制中预测模型和代价函数在线计算量大的不足,在αβ静止坐标系下提出一种功率前馈的快速矢量选择有限集模型预测并网控制方法。该方法在传统电压外环中引入光伏阵列输出功率前馈作为电流内环的参考值;并结合空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)思想,只允许接近逆变器输出参考电压矢量的开关状态参与在线计算与评估。通过Matlab搭建系统仿真模型,与未采用功率前馈及传统有限集模型预测进行对比分析。仿真结果表明:采用功率前馈的快速有限集模型预测控制策略在跟踪参考电流、平衡中点电位方面具有良好的静、动态性能。

三相两电平逆变器短路故障快速识别算法研究

传统基于三相电流的开路故障检测方法只适用于单管开路故障,也就是通常所说的开路故障一类。本文在学者们研究的基础上,首先对电机三相定子电流进行采集,基于坐标转换计算,将开路故障检测的输入量计算出来,其次,运用归一化处理的方式将检测变量以及辅助检测变量aabc计算出来,将阈值同辅助检测变量进行对比,从而得出故障指示,以故障指示Aabc和Dabc为依据,借助于故障定位表,查找出发生开路故障的开关管。仿真实验结果表明,本文提出的短路故障算法故障识别准确率良好。

两相静止坐标系下并网逆变器的重复控制策略

采用LCL型滤波器的三相PWM并网逆变器在同步旋转坐标系下的数学模型存在耦合项,另外当并网电压不平衡或含低次谐波时,输出电流波形会产生畸变。针对以上问题,提出一种两相静止坐标系下的电流重复控制方法。该方法不需要进行Park变换和解耦计算,可有效降低逆变器并网电流的总谐波畸变。详细给出了重复控制器的参数设计方法,同时考虑了LCL滤波器硬件参数和系统延迟的影响。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。

新型三相混合不对称九电平逆变器研究

该文提出了一种混合不对称三相九电平逆变器,这种新型的多电平逆变器将不对称五电平逆变器与传统的两电平全桥逆变器级联在一起而获得的。该文对这种逆变器进行了分析,提出了一种新型混合不对称调制方法,并对单相中每个模块的输出电压的频谱和不对称五电平模块的直流母线电容电压不平衡问题进行了分析。文中进行了瞬时反馈数字控制器的设计,最后给出仿真分析和实验验证结果。