两级式逆变器输入低频纹波电流抑制

两级式逆变器的前级DC/DC变换器输入电流含两倍交流输出频率交流分量,该纹波电流会缩短分布式发电系统中蓄电池、燃料电池等的使用寿命。这里基于电流反向增益交流小信号传递函数,分析了不同控制方式下推挽正激DC/DC变换器输入纹波电流幅值,研究了平均电流控制方式下参数设计方法,采用提出的设计方法,可将输入电流低频纹波减小至5%以下。通过研制一套推挽正激DC/DC变换器级联半桥双降压式逆变器两级式逆变器,验证了这里设计方法的有效性。

多端口分布式新能源输入低频电流纹波抑制

为实现对分布式新能源输入低频电流纹波的有效抑制,提出了一种应用于分布式新能源发电的多端口两级式DC/AC逆变器及其控制方法,其中输入直流源提供负载功率所需的直流分量,第三端口提供负载交流功率纹波。详细分析了所提三端口两级式逆变器的拓扑结构及其工作模式,讨论了为实现输入低频电流纹波抑制所需的电路关键参数计算方法及系统控制策略。最后通过搭建的95 W原理样机对所提拓扑及其低频电流纹波抑制策略开展了实验验证,实验结果证明该拓扑能够在实现纹波消除的同时获得高质量的输出波形。

两级式单相逆变器输入电流低频纹波分析及抑制

50Hz单相逆变器时变特性导致前级直直变换器输入电流中含两倍频100 Hz低频纹波,将有可能诱发变换器之间相互作用问题,如稳定性问题、输入纹波电流限制等。基于反向电流增益Ai(s)(输入电流对输出电流)模型,提出一种新的方法,用于分析直直变换器低频纹波特性。建立不同控制方式下的Ai(s)模型,并通过SABER软件仿真得到验证。指出并验证平均电流控制方式相比电压控制方式及开环控方式,在输入电流低频纹波抑制方面更有效,并基于Ai(s)模型给出相关的设计准则。最终给出不同控制策略下输入电流低频纹波仿真及实验作为验证。

可抑制低频电流纹波的单级升压式并网逆变器

根据燃料电池并网发电系统要求低输入电流纹波和升压的要求,提出一种可抑制输入低频电流纹波的单级、升压式并网逆变器,并给出了一个工频周期内的信号调制示意图。所提逆变器中,将单相桥式逆变器的一个桥臂与Boost变换器所共用,且设计Boost变换器电流工作在电流断续模式,可有效抑制电源输出的低频电流纹波。分析了所提并网逆变器在电网电压极性不同情况下的工作模态。推导了输入电流纹波含量和共用开关管电流的标幺值,给出了升压电感的设计规则。实验结果表明,所提逆变器性能优良。

不隔离单相光伏并网逆变器系统输入电流低频纹波抑制

单相光伏并网逆变器系统网侧功率时变特性导致前级直直变换器输入电流中含较大(两倍电网频率)低频纹波,影响其对光伏面板最大功率跟踪效果。本文基于反向电流增益Ai(s)(输入电流对输出电流)模型,提出一种新的方法,用于分析单相不隔离光伏并网逆变器系统中前级Boost直直变换器低频纹波特性。本文建立并推导了不同控制方式下的Boost变换器的Ai(s)模型,并在Saber软件中得到验证。指出并验证了平均电流控制方式相比电压控制方式及开环控制方式,在输入电流低频纹波抑制方面更有效,并给出相关的设计准则。仿真及实验表明了该模型的正确性及可行性。

具有输入低频电流纹波抑制功能的光伏高频链并网逆变器

光伏发电系统对光伏电池输出电流低频纹波有严格的要求,而普通光伏并网逆变器通常增加滤波器容量或复杂的控制策略实现输入低频电流纹波抑制。将LCL-T谐振网络引入光伏并网逆变器,在变换器开关频率等于谐振频率时,可由谐振网络特性有效抑制光伏电池输出电流中的低频纹波。分析了光伏并网系统中电流、电压与各元件参数之间的关系,提出了相关元件参数的设计规则,并提出了相应的控制策略。实验结果表明,所提逆变器能够很好地抑制光伏电池输出电流中的低频纹波,且具有较高的效率。

基于功率预测的光伏微逆变器低频电流纹波抑制策略

随着单块光伏电池输出功率越来越高,以反激电路为基础的传统光伏微逆变器(PM)难以达到高效率,因此以桥式电路为基础的PM越来越受到重视。文中提出一种较小容值的桥式PM及其基于功率预测的输入侧低频电流纹波抑制方法。该方法取消了传统的电流内环,而且保证变换器的输出功率能够在一个开关周期时间内实现快速跟踪。考虑到实际参数与检测值的误差,所提功率预测方法仍具有很好的稳定性与鲁棒性。通过建立系统的小信号模型,设计了电压外环的调节器参数,使得电压环具有较大的带宽。实验结果证明了所提PM性能优良。

具有低频电流纹波抑制功能的电流型桥式光伏微逆变器

合理的低频电流纹波水平能有效增加微逆变器的寿命,提高光伏电池的输出功率。文中提出一种器件复用的电流型桥式变换器,作为两级式光伏微逆变器的前级,针对该变换器提出了一种双占空比调制策略,分析了在该策略下变换器的工作原理,在此基础上提出了一种可实现光伏电池侧低频电流纹波抑制的策略。分析了变换器的小信号模型,分别设计了升压电感电流内环、光伏电池电压外环以及低压侧电压环的调节器参数,并通过根轨迹验证了在整个光伏电池运行范围内变换器均能稳定运行。实验样机运行结果验证了分析与设计参数的正确性。

计及脉冲分配的不对称型电流源逆变器直流侧纹波电流抑制

单相电流源逆变器输出功率含有二倍频分量,使得直流侧功率存在二倍频波动,如果采用较小的储能电感,会产生较大的电感电流低频纹波,增大电感损耗,同时也不利于逆变器输出滤波电路的优化设计。针对这种情况,该文通过分析所设计的不对称型单相七电平电流源逆变器各电感电流在输出侧的功率分配情况,提出一种计及脉冲分配的功率前馈控制策略。仿真和实验结果表明,在满足储能电感轻量化的前提下,所提控制策略能够有效抑制电感电流低频纹波,减小输出电流低次谐波含量,验证所提逆变器和控制策略的正确性。

单级式单相逆变器及其低频输入电流纹波抑制

单相逆变器的瞬时输出功率中包含二倍频脉动功率,使得直流侧输入电流中存在大量低频谐波成分。研究了一种电流源型单级式单相逆变电路。基于开关管复用技术,该电路可以在较少的开关器件数量下,同时实现直交功率变换以及低频输入电流纹波抑制的功能。首先分析了该单级式单相逆变电路与常规两级式逆变电路在低频电流纹波传导以及电路模型上的等效性,基于以上分析提出一种控制策略,实现对单级式变换器的直流输入以及交流输出端口特性的同时控制;通过对照性研究,揭示了单级式和两级式逆变电路在器件额定上的相似性;最后通过仿真以及实验验证了控制算法的有效性和性能分析的正确性。

航空静止变流器的输入纹波电流特性研究

航空静止变流器(aviation static inverter,ASI)作为飞机电源系统的典型负载,其脉动的输入电流严重影响着直流电网的电能质量。针对航空静止变流器的输入电流特性进行研究。基于双重傅里叶开关函数法给出逆变环节输入电流中直流分量、二次谐波分量、载波次谐波和载波的边频谐波等表达式,为定量计算各电流分量提供了精确依据。推导二次谐波电流向高压直流电网侧传播的等效电路模型,从而揭示航空静止变流器输入端低频纹波电流的产生、传导及其影响因素。最后,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。

抑制燃料电池单相逆变系统低频纹波的波形控制方法

燃料电池单相交流供电系统中,负载所需两倍于输出电压频率的脉动功率将通过直流侧辐射到燃料电池,从而导致燃料电池输出能量的波动,降低燃料电池系统的能量转化效率,威胁其安全运行,严重影响燃料电池的寿命和稳定性。针对燃料电池分布式发电和电动汽车等单相交流供电系统,采用差分式逆变结构,提出抑制燃料电池输出侧低频电流纹波的有源控制方法——波形控制方法。该方法通过分别控制两支差分电容电压的方式为交流侧提供负载所需要的脉动功率,而平均功率则由直流侧电源提供,有效抑制了燃料电池输出的低频电流纹波。该方法在不增加硬件成本的条件下,保证输出电压质量的同时有效抑制燃料电池输出低频电流纹波。对波形控制方法进行详细的理论分析,并且选取合适的设计参数,从稳态和大范围负载输出动态两方面进行仿真和实验,结果验证了所提出方法的可行性和有效性。该方法可以推广到级联变换器间的解耦研究与应用。

一种高效率低输入纹波电流的光伏并网微逆变器

针对传统光伏系统存在热斑、整体效率低等问题,提出了一种高效率、低输入电流纹波的隔离型单相两级式光伏并网微逆变器。该微逆变器由前级DC/DC升压环节和后级逆变环节组成。DC/DC变换器采用有源钳位和倍压整流电路,使变压器原边开关管及副边整流二极管实现软开关,分析了其稳态下的工作原理并给出了变换器关键波形曲线;后级逆变环节应用软件锁相、脉宽调制等技术实现了逆变并网。提出了一种低成本的在中间母线电压环中加入扰动环节的方法,抑制了两级式逆变器直流输入侧存在的两倍交流输出频率的电流纹波。研制了一台220 W光伏微逆变器样机并进行了测试,实验结果证明了理论分析的可行性。

两级DC/AC变换器直流输入电流纹波抑制

两级单相逆变器的前级DC/DC变换器输入电流会含有较大的低频纹波电流,这会严重影响直流侧电源的寿命。此处基于电流反馈双半桥(CF-DHB)DC/DC变换器和全桥逆变器构成的两级DC/AC变换器,提出一种新的抑制输入电流纹波的方法,根据变换器的瞬时功率特性,计算出消除电流纹波所需的移相角,进而消除控制器输出量中的纹波分量。能够在保证交流输出电压质量的同时,显著抑制输入电流纹波,并且能够消除负载突变时的电流振荡。实验验证了所提控制方法的有效性。

基于双占空比控制的电流型光伏微逆变器

合理的低频电流纹波水平能有效增加微逆变器的寿命,提高光伏电池的输出功率。此处提出一种器件复用的电流型桥式变换器,作为两级式光伏微逆变器的前级;同时针对该变换器提出了一种包含升压占空比与功率占空比在内的双占空比调制策略,分析了在该策略下变换器的工作原理。其中,升压占空比控制光伏电池电压以及抑制光伏电池输出电流中的低频电流纹波(LFCR)成分;功率占空比控制向电网侧传输的功率以实现对低压侧电压的控制。最后通过300 W原理样机实验结果表明所提拓扑及控制策略的正确性与有效性。

两级式单相逆变器的二次功率解耦控制

两级式单相逆变器由前级DC/DC和后级DC/AC组成,通常利用负载电流前馈提高DC/DC的动态响应能力,但DC/AC输出瞬时功率的二次脉动,会由前馈通道使DC/DC的输入源产生二倍频电流。为了消除负载瞬时功率脉动对前级DC/DC的影响,提出在电压环引入串联虚拟阻抗以及增加电流环有功指令的前馈解耦控制方法,并推导出2条前馈通路的最优组合方式。在此基础上给出串联虚拟阻抗和有功电流前馈的优化选取方法以及控制器参数设计思路。该方法不仅能有效抑制输入侧的低频纹波电流,保证了系统的稳态性能,而且能够完整快速提取前馈分量,提高了DC/DC负载突变时的响应速度,实现了前后级之间的二次功率解耦。理论分析表明,所提控制既能满足二倍频电流抑制要求,又增大了电压环带宽,系统的动态特性更强。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

差动Boost局频环节逆变器输入电流低频纹波抑制

简述了逆变器输入电流低频纹波抑制的发展与研究现状、差动Boost直流变换器型高频环节逆变器的电路拓扑,及独立电压瞬时值反馈控制策略。分析了独立控制电压瞬时反馈控制时的输入电流,在此基础上提出了波形控制策略来抑制输入电流低频纹波方法。仿真结果表明,该方案可以有效的抑制差动Boost直流变换器型高频环节逆变器的输入电流纹波,具有无需额外的器件,成本低等优点。

单级无电解电容LED驱动电路及控制策略研究

为了消除电解电容对LED驱动电源使用寿命的影响,提出一种基于反激结构的单级无电解电容LED驱动电路拓扑及控制策略。该电路拓扑是在反激变换器的输入端串接辅助储能电路,通过控制辅助储能电容的充放电,实现瞬时输入输出功率的平衡,从而抑制输出电流的低频纹波。详细介绍了该电路拓扑的工作原理;结合输出电流低频纹波产生机理,分析了辅助储能电容充放电的控制规律,给出具体的控制实现方法,并对电路关键参数进行设计,最后研制出一台30 W数字控制的单级无电解电容LED驱动电源样机。实验结果表明,所提电路方案辅助储能电容和输出滤波电容均可降至6.8μF,输出电流纹波可降至16%。通过使用薄膜电容代替传统的电解电容,提高了LED驱动电源的使用寿命。

单级式两开关无电解电容LED驱动电路

电解电容寿命是影响传统发光二极管(LED)驱动电源使用年限的主要原因。因此,本文提出了一种将反激变换电路与辅助储能电路高度集成的单级式两开关无电解电容LED驱动电路拓扑,并在此基础上提出了一种适应于该拓扑结构的控制策略,通过控制两个开关管同时关断时间与两个开关管同时导通时间,来控制储能电路充电和放电过程,进而平衡输入瞬时功率和输出恒定功率的脉动差,抑制了输出电流低频纹波。辅助储能电路吸收了引起电压尖峰的漏感能量,降低了开关管的电压应力。最后,本文通过30 W的实验样机验证了LED驱动电路的可行性和可靠性。

一种单级非隔离型无电解电容LED驱动电路

针对电解电容影响LED驱动电源寿命和可靠性问题,提出一种单级非隔离型无电解电容LED驱动电路,该拓扑是在反激变换器基础上增加一个辅助功率平衡电路,通过控制辅助储能电容的充放电实现了输入瞬时功率和输出功率之间的平衡,从而降低了输出电流的低频纹波,并且漏感能量也可以得到有效利用。详细分析了该拓扑结构的工作原理及开关模态,针对所提电路拓扑给出了电路关键参数设计,并提出了一种适用于该电路拓扑的控制策略。最后搭建了一台30 W原理样机,实验结果表明,所提的电路方案可以将输出电流的纹波抑制至20%以下,辅助储能电容和输出滤波电容可分别降至6.6μF和8.8μF,从而使用寿命更长的薄膜电容去代替电解电容,提高了LED驱动电源的寿命与可靠性。