低输入电压大功率逆变器技术研究

分析了低压静止变流器的几种技术方案 ,这些方案均难以做到大功率应用。提出了采用移相调压技术的阶梯波合成逆变器方案 ,可有效地解决低输入电压大功率逆变器的技术难点。文中介绍了该方案的原理 ,建立了系统的动态分析模型 ,给出了参数设计方法。试验结果验证了方案的合理性和分析设计方法的正确性。采用本文方案研制的 2 8V输入 2 0 k VA逆变器 ,具有优良的稳态和动态性能。

大功率光伏逆变器的低电压穿越控制

光伏逆变器作为将太阳能转化为可用电能的关键设备,其性能和效率对光伏发电系统的运行和电能质量具有重要影响。文章对光伏逆变器低电压穿越控制进行研究,着重探讨低电压穿越的原因和影响,分析现有的低电压穿越控制策略,并提出一种高效可靠的控制方法。

大功率光伏逆变器的低电压穿越控制

根据光伏阵列输出特性和电网电压异常时响应要求,选取抑制负序电流以保持三相并网电流平衡作为控制目标,建立含有LCL网侧滤波器的并网逆变器数学模型,计算精确的电流指令。基于正负序双电流环控制,提出电网电压不平衡时的滤波电容电流前馈有源阻尼控制,并引入电网电压前馈以抑制电压跌落瞬间的电流冲击,结合快速的正负序分量提取和精确的电网电压同步信号,保证了大功率光伏并网系统的稳定并网运行和电网故障时的低电压穿越。仿真及实验结果均验证了控制策略的有效性。

基于MSP WM的大功率宽频带低失真逆变器

针对单相大功率宽频带低失真逆变器这一特殊要求 ,介绍了SPWM多重化 (MSPWM)技术。调制频率在 3Hz～ 5kHz的宽频带内 ,可使输出总谐波失真小于 1% ,单元容量可达 4kVA。使用二次多重化方法 ,可使总容量增大时的同时减小谐波失真。给出了仿真和实验结果。

大功率电压型逆变器新型组合式IGBT过流保护方案

介绍了IGBT失效原因和保护方法,提出了一种电压型逆变器逆变桥关断同时将整流桥拉到逆变工作状态的保护方案。10 kw样机的测试验证了设计方案的有效性。

基于直流母线电压控制的大功率光伏逆变器的低电压穿越的实现

基于对光伏逆变器直流母线电压的扰动,调节并网电流的给定值,实现对光伏阵列输入的最大功率跟踪。通过对母线电压的参考值的控制,调节逆变器功率变化的速度,满足低电压穿越标准对功率恢复速度的要求,同时引入对单相电压的虚拟三相构建法,快速获取每一相电压的瞬时幅值,实现对电网电压不平衡跌落的准确响应。实验结果验证了控制策略的有效性。

大功率光伏逆变器的关键技术研究与实现

针对大功率光伏逆变器各项关键技术的具体实现问题,基于正负序坐标分解,给出一种系统的整体控制策略。为解决在最大功率点寻优过程中的误判问题,给出了一种结合功率预测的快速变步长扰动观察最大功率点跟踪(MPPT)控制策略;为满足低电压穿越(LVRT)要求,根据光伏电池板的输出特性,给出在保持光伏逆变器不间断并网的前提下,抑制负序电流并保持并网电能质量的LVRT控制策略;为保证并网逆变器及维护人员安全,给出了无功功率扰动的主动防孤岛检测法,可快速实现防孤岛检测并保证并网电流波形质量。最后通过500 kW光伏逆变器对相应控制策略进行测试,验证了控制策略的有效性。

适用于大功率场合的ZVS三电平辅助谐振变换极逆变器

对于大功率的GTO逆变器,提出了一种零电压转换(ZVS)的三电平辅助谐振变换极逆变器(ARCPI)。提出的辅助变换电路由一个谐振电感和两个双向开关组成,此电路没有增加主开关的电压和电流应力,却给主开关提供了ZVS的条件。辅助开关实现零电流转换,它可以采用低成本的晶闸管。文中提出的ARCPI能够在产生较少谐波的情况下,处理更高的电压和更大的功率(1～10MVA),并阐明了提出的ARCPI的工作过程及分析并总结了其特性。用一个10kW,4kHz的样机证明了其工作原理。

提高大功率逆变器的输出电压

日本磁悬浮铁路,基于降低成本,研究出在不改变主电路结构前提下提高大功率逆变器输出电压的控制方式,并将其应用于山梨试验线上,通过运行试验确认了其特性,获得了满意的结果。

基于矩形区域分类的NPC型H桥级联五电平逆变器简化模型预测电压控制

为进一步提高中点电压钳制(neutral point clamped,NPC)H桥级联五电平逆变器的动态响应、降低控制器计算负担的同时确保装置低损耗运行,文中在电压矢量矩形区域分类的基础上,提出一种以满足动态响应和降低开关损耗为目标的两级优化模型预测电压控制策略。首先根据逆变器数学模型和期望电流进行目标电压矢量计算、修正,接着基于矩形区域分类对目标电压矢量进行定位;并以定位后的候选矢量为基础,设计了两级优化目标函数以输出满足要求的最优矢量。仿真和实验结果验证了该方法的有效性,与空间矢量脉宽调制以及传统模型预测电流、电压控制策略相比,该文所研究的两级优化模型预测电压控制策略,在确保逆变器动态响应的前提下既能降低控制器计算负担,还能有效减少器件开关损耗。

新型单相低能耗半桥逆变器

为实现单相半桥逆变器的高效率运行,设计了一种新型单相低能耗半桥逆变器.在逆变器工作过程中,主开关和辅助开关均能完成零电压软切换,逆变器主开关采用高频金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)时,都能实现零损耗切换,消除了MOSFET内部结电容导致的容性开通损耗.文中具体分析了电路工作过程.在额定功率为1kW样机上的实验结果表明开关器件都实现了软切换.因此该半桥软开关逆变器拓扑结构对于提高逆变器的性能具有重要意义.

光伏并网逆变器低电压穿越优化设计研究

依据国网电力科学研究院公布的《光伏电站接入电网技术规定》,提出光伏并网系统基于前馈控制的低电压穿越优化控制策略。前馈控制策略通过将电网电压以及负载电流的变化引入电流环,能有效加快电流环对扰动的反应速率,抵消电网的影响。以所研制的100kW光伏并网逆变器为研究对象,给出了仿真结果和实验验证。试验结果表明,所采用的控制策略有良好的动态性能,能抑制电网电压跌落时的逆变器过流,保障系统正常运行。

适合宽输入电压的单级升降压逆变器

光伏电池受环境、光照、温度等因素的影响,其输出电压范围宽,光伏并网逆变器需要完成逆变与升压两个功能。提出一种新型的适用于宽输入电压的单级式升降压逆变器拓扑,基于"虚拟变压器"的结构,在单级功率变换中实现逆变与升压的功能。采用高频的功率开关器件构成变比连续可调的虚拟升压变压器,替代传统笨重的工频升压变压器,使得逆变系统的体积、重量以及成本降低,易于集成,并且提高了变换效率。对该逆变器降压逆变与升压逆变的两种工作模式进行分析,给出调制策略的具体实现方案。仿真与实验结果表明,所提出的拓扑适合宽输入电压的升降压逆变场合。

适合高输入电压的高频隔离逆变器

不带变压器的逆变器缺少电气隔离,安全程度较低。将高频隔离环节引入多电平逆变器,在具备输出电压质量高、开关管电压应力低等多电平逆变器优点的同时,实现高频电气隔离,提高安全程度,因此适用于较高输入电压的应用场合。对此,文中提出一种高频隔离九电平逆变拓扑,分析该拓扑的工作模态,设计多重载波调制策略,研究直流侧电容电压与母线电流间存在的关系,并据此设计出对电容电压存在相反影响的2种开关序列,给出直流侧电容电压均衡策略。最后,在Power Simulation中搭建仿真模型,并制作1 kVA的实验样机,仿真和实验结果验证了所提新型拓扑、控制方法及均压策略的正确性和可行性。

输入电压时变对多并网逆变器稳定性影响仿真研究

为研究输入电压波动对多并网逆变器稳定性的影响,对输入电压波动时多并网逆变器的稳定性进行仿真研究,建立三相LCL型并网逆变器的数学模型,推导出并网逆变器输入电压和并网电压、电流的关系,用MATLAB中的Simulink仿真工具搭建三相LCL并网逆变器仿真模型和三台并网逆变器并联的仿真模型,研究输入电压的突变对并网逆变器稳定性和并网电能质量的影响,探讨通过调节LCL滤波器参数来提高单台和多台并网逆变器接入电网的稳定性和电能质量的效果。仿真结果表明:输入电压的突变会降低多并网逆变器的稳定性和并网电能质量,调节LCL滤波器参数可以有效提高多并网逆变器的稳定性和并网电能质量。

高压大功率变频器在大庆供水系统中的应用

结合大庆龙虎泡取水厂的实际工况 ,根据北京利德华福技术有限公司研制生产的单元串联多电平高压大功率变频器 ,研究了高压大功率变频器在供水系统中的应用情况。

适用于三电平逆变器低调制比区域的双极性载波脉宽调制策略研究

当三电平逆变器工作在低调制比区域时,窄脉冲对输出电压的畸变影响尤其显著,甚至会导致逆变器运行不可控,而传统空间矢量脉宽调制策略(space vector PWM,SVPWM)在低调制比区域存在窄脉冲。针对以上问题,该文首先分析传统SVPWM产生窄脉冲的原因,然后设计可抑制窄脉冲的双极性SVPWM。在此基础上,为更方便的实现双极性SVPWM,推导双极性SVPWM的等效双调制波表达式。通过制定双调制波与三角载波的比较规则,进一步提出双极性载波脉宽调制策略(bipolar carrier-based PWM,BCBPWM),并为其设计中点电压平衡控制和死区补偿方法。最后,分析BCBPWM的脉宽特性、中点电压波动、谐波性能和直流电压利用率。仿真和实验结果证明,相较传统SVPWM,BCBPWM可在低调制比区域完全消除窄脉冲、提升电流谐波性能,其可以控制中点电压平衡并具备计算简单、实现方便的优势。

宽电压输入双接地单相非隔离光伏并网逆变器

针对现有双接地光伏逆变器在阴影条件下由于欠压而停机的问题,提出一种宽电压输入双接地单相非隔离光伏并网逆变器。该拓扑由升压单元和双接地逆变器构成,逆变器无共模漏电流,且在阴影条件仍能正常工作。采用多模态协同控制,减小逆变器各元器件的电压应力,并使得升压单元只需在欠压时工作,减少升压单元承受的功率,减小逆变器体积和重量;每个模态只有1个功率管高频开关,提高了逆变器的效率。详细分析拓扑构成、工作原理和控制策略。最后,搭建一台原理样机,验证理论分析。

两级式单相光伏逆变器输入电压二倍频纹波抑制

两级式单相光伏并网逆变器的输入电压呈二倍电网频率的脉动,使最大功率点跟踪效率严重下降。文章深入研究了基于直流母线电压前馈控制的输入电压二倍频纹波抑制策略。首先分析了输入电压二倍频纹波产生机理,然后构建了光伏变换器的小信号模型,并从闭环音频敏感系数的角度推导出前馈控制器的表达式。最后,通过一台280V·A的实验样机验证了理论分析的正确性。

双模式控制宽输入电压组合式升压逆变器

提出了一种新颖的双模式控制宽输入电压组合式升压逆变器电路拓扑和双模式带输入电压前馈的电压瞬时值反馈控制策略,并对构成这种逆变器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性和主要电路参数设计等关键技术进行了深入分析研究,获得了重要结论。该电路拓扑是由“T”型网络和Buck型逆变桥级联构成,其中“T”形网络相当于一个Buck-Boost直流变换器;该控制策略是通过两个独立的控制环路下占空比信号的饱和与置零作为切换时间点,实现了两种模式的平滑切换。500VA 100-200VDC/220V50Hz AC逆变器样机的实验结果表明,所提出逆变器具有输出输入未隔离、输入电压变化范围宽、双向功率流、可升压、变换效率高、输出波形质量好等特点,在宽范围输入电压变化升压逆变场合具有重要的应用前景。