基于牛顿插值算法光伏三相桥逆变器的研究

最大功率点跟踪(MPPT)技术是光伏系统研究的核心内容,易受光照强度和温度变化的影响。主要分析了光伏发电系统中使用的三相桥逆变器的结构,构建了三相单级式LCL型并网逆变器的数学模型,从而得出P-U曲线,根据三点采样,在最大功率点两侧运用牛顿插值算法输出拟合最大功率点,提出了一种基于牛顿插值算法的最优控制方法,并利用Matlab仿真对控制算法进行了仿真和对比分析,仿真结果表明该算法效果更好。

三相四桥臂辅助逆变器并联供电控制策略研究

轨道交通车辆传统辅助逆变器通常应用三相三桥臂逆变器拓扑,在不对称三相负载条件下导致输出电压波形的不对称。三相四桥臂逆变器通过第4桥臂提供额外的零序电流流经回路,可以实现三相对称输出电压。受特殊运行环境的限制,应采用无互联通信线的并联供电控制策略,如下垂控制。基于两台总额定功率为240 kVA的三相四桥臂逆变器,此处分析了不平衡负载条件下的协调控制策略,研究了虚拟阻抗的精确值以保证有功功率和无功功率解耦,并通过小信号建模分析设计了合适的下垂系数,以确保系统的稳定性和动态性能。最后此处给出了实验结果,以验证所提控制策略的有效性。

三相四桥臂逆变器高频振荡机理分析及基于电流反馈的阻抗重塑方法

在分布式电网和配电网中,相较于三相三线制系统,由于三相四线制系统中存在额外的零序通路且零序分量也会引起高频振荡,导致现有的高频振荡抑制方法不再适用。分析了单电感滤波的三相四桥臂并网逆变器接入带并联补偿电容的电网时的高频振荡产生原因。为抑制正序、负序和零序分量引起的高频振荡,提出了一种基于电流反馈的阻抗重塑方法。该方法可以改变三相四桥臂逆变器的正序、负序和零序阻抗在高频段的幅值和相位,确保系统在高频段有足够的相位裕度。理论分析和硬件在环实验验证了所提出控制策略的正确性和有效性。

基于DSOGI分序控制的三相四桥臂逆变器研究

对于传统三相四桥臂逆变器对称分量法分序控制,首先提出一种新的不对称负载下电压的正负序直流量提取方法。通过双二阶广义积分器(dual second-order generalized integrator,DSOGI)等效且更加简便地提取出双旋转坐标系下对应的不对称电压的正负序直流量。然后以此为基础,使用双环PI控制方式来完成对前三个桥臂的开关状态控制。对于零序电压,通过构造Uα、Uβ分量再经过旋转坐标系变换为直流量进行双环PI控制,以此抑制零序分量并控制四臂的通断。最后,通过搭建仿真模型,验证了上述方法可以有效控制三相四桥臂逆变器在不对称负载情况下进行平衡电压输出。

三相四桥臂逆变器控制技术研究

三相四桥臂逆变器可以解决不平衡负载引起输出电压不平衡的问题。采用开环控制或传统同步旋转坐标系PI控制时,三相四桥臂逆变器输出电压仍存在不平衡现象。为了揭示其原因,首先建立了三相四桥臂逆变器数学模型,在此基础上分析了三相四桥臂逆变器输出电压不平衡的根本原因,并提出相应的解决方案。该方案有效地抑制了不平衡负载电流扰动对输出电压的影响,保证了三相四桥臂逆变器在不平衡负载情况下输出三相对称正弦电压。最后在Matlab/Simulink环境下对空载、平衡负载、不平衡负载三种情况下系统开环和闭环控制进行了仿真研究,仿真结果验证了该解决方案的正确性。

一种新颖的三相四桥臂逆变器解耦控制的建模与仿真

三相四桥臂逆变器是针对三相不平衡或非线性负载的供电提出来的。该文提出了1种采用内环空间矢量电流调节器和外环同步坐标比例积分控制器相级联的三相四桥臂逆变器的控制方案,实现了对三相四桥臂逆变器的解耦控制。建立了三相四桥臂逆变器在abg空间的电路模型,分析了其在abg空间的三维电压矢量分布并由此提出了1种采用2个三电平滞环比较器和1个两电平滞环比较器相结合的内环电流调节方案。外环采用了同步坐标电压控制器,使用1个简单的比例调节器就可实现输出电压跟踪的零稳态误差,保证了良好的稳态性能。建立了整个系统在dqo 坐标系下的控制模型,实现了对d,q,o3个分量的独立解耦控制。仿真结果验证了该控制方案的正确性与可行性。

一种高性能三相四桥臂逆变器控制器的设计

三相四桥臂逆变器能有效地处理不平衡和非线性负载,然而其控制方法通常非常复杂。该文提出了一种性能优异、设计简单的控制器及其设计方法,该方法基于极点配置的PID电压单环控制。为了得到三相四桥臂逆变器的数学模型,采用开关周期平均法和旋转坐标变换建立连续定常系统模型,在此模型的基础上设计简单明了的PID控制器。根据三相四桥臂逆变系统的控制传递函数、期望的极点分布和性能指标,计算出最佳的PID控制参数。对该系统工作于不平衡负载时输出电压的不平衡程度分析,和非线性负载时输出电压的谐波含量对比分析,结果证明该文提出的方法具有很好的动静态特性,该方法与诸多其他控制方法相比具有原理简洁、应用方便、参数整定灵活等杰出优点。详细的仿真结果和实验结果验证了该方法的正确性。

一种基于3次谐波注入的并联三相四桥臂逆变器均流控制策略

三相四桥臂逆变器(3p4l)在三相三桥臂逆变器的基础上引入第四桥臂,使得三相能够解耦控制并具备带不对称负载能力,在此基础上采用3次谐波注入可以提高逆变器的直流电压利用率。若将多个三相四桥臂逆变器单元共直流母线并联,能够实现扩容。但是并联单元的电感电流若不采取控制,会导致环流问题,严重时会损坏逆变器。在基于平均电流均流控制策略的基础上,采用一种适用于模拟电路实现的3次谐波注入方式。由于主电路元器件参数的不对称性,并联单元各自生成的3次谐波不对称,增大了并联单元之间的零序环流。针对该问题,提出一种基于各并联单元3次谐波信号平均值法的三相四桥臂逆变器并联均流控制策略。在保留3次谐波注入的同时使得并联模块四个桥臂电感电流得到控制,消除环流,实现了并联桥臂均流。最后通过仿真和实验验证了控制策略的正确性。

非隔离型三相四桥臂光伏逆变器漏电流抑制研究

针对非隔离型三相三桥臂光伏逆变器无法有效抑制漏电流的问题,提出基于三相四桥臂拓扑的漏电流解决方案。建立非隔离型三相四桥臂光伏逆变器系统共模模型,分析了影响系统漏电流的主要因素和变量,提出一种基于布尔函数逻辑运算的新型载波调制策略。该调制可以实现共模电压恒定,从而有效抑制漏电流。最后搭建了TMS320F28335DSP+XC3S400FPGA数字控制硬件实验平台,对提出的新型载波调制进行了实验研究,并与传统调制方案进行了对比分析,实验结果验证了提出方案的有效性。

三相四桥臂并网逆变器的无差拍重复控制

为提高三相四桥臂并网逆变器的动、静态特性,采用改进无差拍控制内置重复控制器的复合控制方法对并网电流进行控制。无差拍电流控制能够快速准确地跟踪给定信号,基于内模原理的重复控制通过在基频及其整数倍频处提供高增益可快速消除每一周期的稳态误差。根据电压型三相四桥臂并网逆变器的数学模型,推导了无差拍控制算法,并分析了无差拍控制中的控制延时对系统稳定性的影响;内置的重复控制器能改善无差拍控制对电感参数敏感的缺陷并降低算法对模型精确度的依赖,从而消除周期性稳态误差,通过对模型传递函数的分析,得到重复控制器的最佳补偿拍数。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能实现对参考电流的快速准确跟踪。

一种新颖的三相四桥臂逆变器电流调节方案研究

针对三相四桥臂逆变器现有电流调节方案存在的某些问题,提出了一种改进的基于三雏空间电压矢量的电流调节方案.整个方案仅需三个最高开关频率受限的三电平比较器和相应的电压矢量选择表,实现简单,参数调整方便.文中对其原理进行了理论分析,给出了三相四桥臂逆变器带不平衡负载和作为三相四线有源电力滤波器应用时的仿真结果,验证了其正确性和可行性。

带不平衡负载的三相四桥臂逆变器的研究

文章对三相四桥臂逆变器的控制系统进行设计,建立了基于对称分量法和双同步旋转d-q坐标系的双环控制结构,电压外环和电流内环均采用前馈解耦的控制策略,使三相四桥臂逆变器具有带不平衡负载的能力。最后,以1.5 kW三相四桥臂逆变器装置进行实验,实验结果验证了上述方案的正确性和有效性。

四桥臂三相逆变器的特定谐波消除控制

提出了四桥臂三相逆变器的特定谐波消除控制(selected harmonic elimination,SHE)方案。传统的SHE思想利用傅里叶分析建立消除低次谐波的方程,在单相逆变器和三桥臂三相逆变器中得到较广的应用,该文将SHE思想扩展应用于四桥臂三相逆变器中。4个桥臂开关管的控制脉冲产生思路为:①逆变器的3个桥臂采用SHE技术消除6k±1次谐波(其中k为1、2、3…);②通过第四桥臂产生和其余3个桥臂产生的3k次谐波相抵消的低次谐波。此方法消除了四桥臂逆变桥产生的所有低次谐波,输出电压总谐波含量(ηTHD)小,开关频率低,适用于中大功率中高频输出的应用场合。采用本控制方法的四桥臂三相逆变器还具有不平衡负载下相电压不平衡度小、输入直流电压利用率高等优点。仿真研究和实验结果验证了理论分析结论。该文的拓展型SHE控制思想还可以扩展应用于M桥臂M-1相输出的场合。

开关点预置的四桥臂三相逆变器

提出以四桥臂三相逆变器作为变速恒频电源变换器的主电路拓扑,省去了三相三桥臂逆变器中所需的中点形成变压器,减小了变换器的体积和重量。在三相三桥臂采用的开关点预置最优正弦脉宽调制(sinepulsewidthmodulation,SPWM)控制方案的基础上,提出了适用于四桥臂三相逆变的开关点预置最优SPWM控制方案:ABC三桥臂的开关角预置仅消除不含零序谐波的低次奇次谐波,通过对N桥臂的预置来抵消前三桥臂所含的低次零序谐波。并在主电路中引入中线电感,减小了第四桥臂的开关电流。仿真和实验结果表明:该变换器不仅具有开关频率低,输出总谐波含量小以及直流电压利用率高的优点,且在不平衡负载时有较好的输出电压对称性。

不平衡工况下基于虚拟阻抗法的并联三相四桥臂逆变器的桥臂控制

不平衡工况下,三相四桥臂逆变器并联系统不仅可以输出平衡的三相电压波形,而且还可以拓展系统的容量。与传统的三桥臂逆变器并联系统相比,三相四桥臂逆变器并联系统需要对正序、负序和零序电流进行控制,因此三相四桥臂逆变器的并联控制系统更为复杂。该文对三相四桥臂逆变器并联运行时,各序电流的分配进行了分析。为了使逆变器输出的正序、负序和零序电流能够按并联逆变器的容量分配,提出了正序电流使用下垂控制、负序电流与第四桥臂电流使用虚拟阻抗法分别控制正序、负序和零序电流的分配,并且对三相四桥臂逆变器的前三桥臂与第四桥臂分别进行控制,最终在不平衡工况下使并联三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡且输出电流和输出功率按并联逆变器的容量分配,减小系统的环流。仿真和实验验证了该方法的有效性。

四桥臂三相逆变器的PWM控制

四桥臂三相逆变器的结构 ,其三相负载可以是平衡的或不平衡的、线性的或非线性的。由于第四桥臂的加入 ,控制变得非常复杂。本文分析了三相逆变器的调制信号与输入直流电压的关系 ,讨论了中点电压这个关键量 ,分析了该技术电压利用率不高的缺点 ,提出谐波注入法解决了该缺点 ,谐波注入法可以输出幅值更高的基波 ,同时谐波不会影响输出电流。文中提出了一种新的 PWM控制方案 ,该方案电压利用率高 ,并能带任意负载。仿真和实验结果证实了该方案的可行性。

基于三维空间矢量中γ分量控制的三相四桥臂逆变器

提出了一种性能优良、设计简单的三相四桥臂控制器及其设计方法,该方法通过对三相输出电压的静止坐标变换,在各种线性与非线性、平衡与不平衡负载的分析比较中,得出了γ分量是影响三相输出电压不平衡的关键因素;通过分析四桥臂逆变器的控制规律和研究第4桥臂的作用,前3个桥臂由二维空间矢量控制,第4桥臂通过γ分量的控制对负载产生的不平衡进行全补偿,使得在三相不平衡负载下,输出的三相电压达到一个平衡状态。仿真结果验证了该方法的可行性;与现有的方法相比,三相电压和电流中谐波含量显著减少。

基于虚拟输出阻抗分析的并联三相四桥臂逆变器环流抑制

三相四桥臂(3P4L)逆变器在三相三桥臂逆变器的基础上引入第四桥臂,使得三相能够解耦控制并具备带不对称负载能力。多个逆变单元共输入、输出方式并联,能够实现功率扩容,但同时也带来并联单元之间的环流问题。而3P4L由于其独特的拓扑结构,其并联控制策略较单相或三相三桥臂逆变器并联更为复杂。在基于双闭环平均电流均流控制的并联3P4L逆变器控制策略基础上,建立并联系统的小信号模型,并由此获得并联桥臂的虚拟输出阻抗模型。分析控制环路以及主电路参数与虚拟输出阻抗的关系,根据分析结果指导环路与主功率器件的参数设计,达到抑制并联桥臂环流、提高并联单元均流性能的目的,最后提出基于虚拟输出阻抗分析法的并联环流抑制方法,通过仿真和实验验证了该方法的正确性。

抑制三相四桥臂逆变器共模电压的三维SVPWM控制策略

研究基于三相四桥臂逆变器的三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)控制策略。针对大功率变流系统存在较大共模电压,易对电机等负载造成伤害,影响电网电能质量等问题,提出一种改进的3D-SVPWM控制策略。首先,对三相四桥臂逆变器的拓扑结构进行分析,说明了产生共模电压的原因。然后,在传统3D-SVPWM控制策略的基础上,提出选取参考电压矢量附近两个相反的非零矢量来代替零矢量的方法。最后,通过MATLAB/Simulink建模仿真证明,改进后的控制策略不受负载平衡状态改变等方面的影响,在不改变直流电压利用率的前提下,可以有效降低共模电压,达到主动抑制的目的。

三相四桥臂逆变器的三角波辅助控制策略

针对三相四桥臂逆变器常用的控制方法或者属于开环控制,或者需要大量繁琐的计算,不适用于对动静态性能要求较高的中高频逆变场合这一缺点,提出一种三相四桥臂逆变器的三角波辅助控制策略。该控制策略依据电压电流双闭环控制原理,通过对三相四桥臂逆变电路建立电压电流方程,推导三相输出电压对称所需要的条件,从而发现三角波在各相桥臂的控制中起到至关重要的作用。前三相桥臂在电压电流双闭环控制的基础上在调制信号中注入三角波,使得调制比可以大于1,提高了逆变器的直流电压利用率;第四桥臂则利用构造出的三角波作为调制信号进行PWM控制,确保逆变器在不平衡负载条件下输出电压对称。设计一台6 k VA原理样机,仿真和实验结果证明了该控制策略的可行性。