新型MH灯用单级逆变器

针对金属卤化物灯用镇流器的特殊要求,提出了一种适用于电子镇流器的新拓扑,将DC/DC和DC/AC两功率级整合成一级DC/AC逆变器,形成了一种新型金属卤化物灯用单级逆变器。阐述了新电路的工作原理和控制策略;介绍了新电路的软开关原理;给出了谐振元件参数设计公式。对新电路的仿真结果表明其具有优越的性能,效率约95%。搭建了输出功率为200W的样机,实验结果与理论计算、仿真结果相符,验证了新电路低成本、低EMI、高效率等特点。

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。

三相耦合电感单级升压逆变器非隔离光伏并网发电系统

针对耦合电感单级升压逆变器(Coupled Inductor Single-Stage Boost Inverter,CL-SSBI)在非隔离光伏并网发电系统中的应用,提出在线路上进行改进,构成CL-SSBI-D,并采用适当的调制方式,减小漏电流幅值。该CL-SSBI-D拓扑,能够在有效矢量和传统零矢量作用时阻断漏电流的回路;采用相邻矢量脉宽调制(Near-State PWM,NSPWM)方式,去掉传统零矢量,并减小了有效矢量时的共模电压幅值,从而进一步减小了直通零矢量与有效矢量变化瞬间产生的漏电流。本文在理论研究的基础上对采用恒定最大增益(Maximum Constant Boost,MCB)调制方法的CL-SSBI和采用NSPWM调制方法的CL-SSBI-D非隔离并网系统进行了仿真和实验验证,证明采用NSPWM的CL-SSBI-D非隔离并网系统可有效减小漏电流。

半周控制双Buck-Boost四开关单级逆变器设计及仿真

在中小功率逆变领域,单级逆变器相较于两级式逆变器,拓扑结构大大简化、减小了体重量、降低了损耗,具有明显的优势。本文通过对Buck-Boost变换器原理的分析,设计了一种由两个Buck-Boost变换器串联输入、并联输出构成的双Buck-Boost单级四开关逆变器,保留了Buck-Boost变换器既能降压、又能升压的特点。采用半周期工作方式,具有三相共地、无直通等优势,使其工作更加可靠稳定。对该逆变器的原理及控制进行了分析设计,并进行了闭环仿真验证。

单相交流输入的无电解电容抽头电感单级升压逆变器在交流调速系统中的应用

研究将无电解电容的单级升压逆变技术应用于变频调速系统。采用的抽头电感单级升压逆变器(tapped-inductor single-stage boost inverter,TISSBI)包含由1个抽头电感和2个二极管构成的无源网络,通过调节直通占空比和电感抽头的位置,能够实现单级升降压功能。将无电解电容的TISSBI应用于单相输入的变频调速系统,实现抗电网电压跌落、母线脉动抑制和提高输入功率因数的功能。用实验验证了理论分析方法的可行性。

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。

单相单级光伏逆变器最大功率点跟踪方法

分析了单相单级光伏逆变器的模型特点及其对最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制的特殊要求,提出了适用于这种类型光伏逆变器的MPPT方法。该方法利用极值搜索算法实现MPPT控制,通过高通滤波器提取逆变器直流电压中的纹波电压,以该纹波电压为极值搜索算法的扰动信号;在极值搜索算法中引入优化补偿环节,通过该环节提高算法的收敛速度,进一步优化MPPT控制的稳态和动态性能。仿真和实验结果表明该方法可以充分利用单相单级逆变器的固有纹波,在无需额外注入扰动信号的前提下,该MPPT方法能够快速准确地搜索到最大功率点。

抽头电感单级升压逆变器的无源网络设计与参数极限值估计

分析提出的抽头电感单级升压逆变器所有可能的运行状态,揭示在一个直通周期内,除了期望的3种运行状态外,还存在4种对能量传递过程不起作用,甚至给电路运行造成一定危害的运行状态。这4种运行状态可通过合理设计电感和电容值加以避免。从稳态分析中得到描述电路运行的状态方程组,展示能准确设计无源网络的方法,使其运行于期望的直通和非直通状态。提供的方法还可估计电感和电容的极限值,避免电路出现不正常的运行状态。仿真和实验验证了该设计方法的有效性和精确性,同时展示了当电感和电容低于极限值时出现的不正常运行状态。

单级可升压逆变电路统一拓扑:电抗源逆变电路

在对Z源逆变器(Z-source inverter,ZSI)和准Z源逆变器(quasi-Z-source inverter,q ZSI)等单级可升压逆变电路进行深入研究的基础上,提出单级可升压逆变电路统一拓扑结构——电抗源变换器。该拓扑利于独特的LC组合形式实现了电压源和电流源电路无法实现的功能。以电抗源逆变器(reactance source inverter,XSI)为例阐述该拓扑结构的构成特征、工作原理、推演途径等共性问题,提出2种推演XSI电路的方法,即DC-DC斩波电路开关管代替推演法(SR-XSI)和DC-DC斩波电路二极管代替推演法(DR-XSI)。并以现有的典型电抗源逆变器ZSI和q ZSI为例,论证由"级联DC-DC斩波电路的两级电路"推演出XSI的可行性。基于DR-XSI推演机理,提出一族单级可升压逆变电路,并以Zeta电抗源逆变电路为例,研究该电路的工作原理和具体工作模式。该类单级逆变器能在较小的直通占空比Dsh时得到较高的升压功能,减少了单级逆变电路直通占空比Dsh和逆变器调制因子M之间此消彼长的制约关系。通过仿真软件Saber验证了Zeta XSI电路的升压功能以及所提各种策略的正确性和可行性。最后在实验室建立了1 k W样机进行验证,实验结果和理论分析及仿真结果吻合。

一种基于开关电感的单级式高增益逆变器

在光伏微逆变器中,需要将较低的直流输入电压升到较高的直流母线电压与输出电压匹配。为此,提出一种具有较高升压变换能力的单级式高增益升压逆变器。与传统两级式逆变器相比,该拓扑结构简单,通过复用桥臂中开关管来减少开关管数量,降低系统成本。由于单个电感升压能力有限,在电路中引入开关电感单元,期望在直流母线侧获得较高电压。针对该拓扑,采用混合SPWM调制方式,直流升压部分保持占空比恒定,使逆变器具有稳定的直流母线电压增益,SPWM调制使逆变器能够输出交流电流。最后搭建实验平台,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。

一种单级隔离型Sepic逆变器

提出了一种新型单级隔离型Sepic逆变器。该逆变器只需三个有源开关和一个高频变压器,结构简单、易于实现。该逆变器由直流Sepic变换器扩展而来,因而具有升降压能力,适于直流侧电压宽范围波动的可再生能源发电系统。介绍了所提逆变器的电路结构和工作原理,采用单周期控制实现了系统的闭环控制;给出了该逆变器的磁集成设计方案;在理论分析的基础上,进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,该逆变器具有良好的动、静态性能。

一种新型单级非隔离双Cuk逆变器

为适应可再生能源发电系统宽范围变化的直流电压,提出一种新型单级非隔离双Cuk逆变器。该逆变器是将两个改进的Cuk直流变换器通过输入串联、输出并联的组合而成的。借助于Cuk直流变换器的升降压能力,使得该逆变器可以适应于宽范围变化的输入直流电压。介绍该逆变器的工作原理和参数设计方法,推导其数学模型并设计闭环调节器。在理论分析的基础上,进行仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,该逆变器具有升降压能力,适用于输入电压宽范围波动的应用场合;通过设置适当的调节器,该逆变器可以获得良好的动、静态性能。

单级式光伏并网逆变器的非线性控制

针对光伏电池输出特性的非线性,本文提出一种单级式光伏并网逆变器的非线性综合控制策略。该策略采用状态反馈线性化的非线性控制方法,实现逆变器有功电流和无功电流的精确解耦控制;采用自抗扰控制设计逆变器直流母线电压环,补偿系统建模参数误差对反馈线性化的不利影响,提升并网逆变器的控制鲁棒性;在有功电流与无功电流精确解耦控制、电压环大范围稳定运行的基础上,采用基于有功电流和电压环输入误差信号的变步长扰动最大功率跟踪方法,可避免光伏阵列最大功率点的误判。所提非线性综合控制策略通过状态反馈电流环、自抗扰电压环和变步长扰动最大功率跟踪算法的有机结合,有效提升了逆变器的整机控制性能。仿真和实验表明了该控制策略的正确性和可行性。

单级双向buck-boost逆变器改进的电流控制法设计

由两个完全相同的独立的buck-boost斩波器,输入并联,输出串联构成一个DC/AC逆变器,逆变器实现了单级功率变换,双向功率流。与传统的两级式逆变器相比,具有拓扑结构简单,同时工作的开关元件少,功率密度大,变换效率高等优点。但由于两个斩波器的输出电压要求在较宽范围内变动,故其控制方法和单独的buck-boost斩波器有所不同,对该电路的工作原理和控制方法进行了详细的分析,针对输出电压范围宽的特点,提出了改进的电流控制法,该控制方法采用附加扰动补偿的前馈控制和反馈控制相结合,使两个斩波器的输出电压和逆变器的输出电压都能得到准确的控制,对外界变化能作出快速准确地反应,提高了逆变器对输入电压和负载变化的响应能力。

三相单级式LCL型逆变器光伏并网控制方法研究

可再生能源并网发电的可靠性、稳定性是微电网协调控制分布式发电系统实现能源综合梯级利用及大电网稳定运行的重要保障。针对交流微电网中太阳能光伏并网,采用单级式LCL型光伏并网逆变器拓扑结构并设计滤波器参数;采用有源阻尼消除LCL谐振尖峰,抑制逆变器输出电流的振荡;利用电压前馈控制削减并网公共节点电网电压对并网电流的影响;应用准比例谐振调节器实现电流跟踪控制。仿真结果表明,在光伏能源功率波动情况下,逆变器能实现能量以单位功率因数并网,以及系统快速稳定运行,证明控制方法可行、有效。

基于DSP的单级式光伏并网逆变器的数字控制系统设计

单级式光伏并网逆变器具有转换效率高、体积小、成本低等优点,但在控制实现上却较为复杂,对太阳能电池的最大功率跟踪和输出电流正弦度及单位功率因素化的控制目标须同时得到保证。结合单同步坐标系软件锁相环和空间矢量脉宽调制算法,详细地阐述了数字控制系统的设计,针对其中的电压电流双闭环控制结构和前馈解耦控制策略进行着重分析搭建光伏并网逆变器实验平台,采用TMS320F2812数字信号处理器作为核心芯片对数字控制系统加以实现,实验结果表明控制系统具有较高的控制精度和较好的控制性能。

单级式光伏并网逆变器的PR和MPPT集成控制策略

单级式光伏并网逆变器具有结构简单,成本低、效率高的优点,尤其适合于大容量光伏并网发电系统。针对单级式光伏并网逆变器,提出了一种结合PR和MPPT控制的集成控制策略,它具有功率外环和电流内环的结构,可以同时实现最大功率无差跟踪控制和单位功率因数并网控制。建立了α-β坐标系下的逆变器系统数学模型,给出了结合根轨迹和频率特性的PR控制器参数设计方法,并进行了参数设计。建立了10 kW单级式光伏并网发电系统的仿真模型,仿真结果表明,在模拟标准光强、云朵飘过及全天光照的条件下,PR和MPPT集成控制策略能够快速跟踪光照的变化,实现MPPT的无差跟踪控制及单位功率因数并网控制,具有良好的动静态性能。

单级光伏并网逆变器积分滑模控制

针对单级光伏逆变器并网系统直流侧和网侧系统不确定干扰的影响,提出一种双环积分滑模控制方法。首先,通过微分法来获得两相虚拟正交信号,以实现单相控制信号的d-q坐标转换,实现有功无功的解耦控制;然后,对直流环节电容电压进行调节,通过积分滑模控制在保证最大功率追踪的同时,使电流环对直流侧电压扰动具有的较强的鲁棒性;最后,在电压外环采用积分滑模控制,获得良好的电压跟踪效果,提高系统抵御电网电压波动等干扰因素的能力。仿真实验结果表明,所提控制策略能够使单级光伏逆变器并网控制系统稳定可靠运行,具有满意的动态响应和较强的抗干扰能力。

基于氮化镓器件的单级式Buck-Boost逆变器的分析与参数优化设计

为解决小微功率等级的光伏发电场合微逆变器功率密度较低、体积较大、不能离网运行的问题,分析多级式Buck-Boost逆变器工作原理,通过变换电路形式得出一种单级式Buck-Boost逆变器拓扑结构,并对其工作模态进行分析,优化电容、电感的设计方法,进而得出基于电流模式的逆变器控制策略。经仿真验证了单级式Buck-Boost逆变器的有效性,为下一步进行隔离式逆变器设计奠定了基础。

一种单级非隔离型Cuk光伏逆变器研究

针对传统电压型逆变器的缺点,结合组合式逆变器的构造方法,提出一种可实现升降压逆变的单级非隔离型Cuk光伏逆变器。首先介绍单级非隔离型Cuk光伏逆变器的拓扑结构和工作原理,阐述系统参数的设计,然后分析非线性PWM调制方式和电压闭环控制策略,最后通过仿真和样机试验证明该拓扑结构的正确性及控制方法的可行性。仿真和试验结果表明单级非隔离型Cuk光伏逆变器具有较宽的输入电压变化范围,同时对输入电压和负载的扰动具有较强抑制作用,因此具有较重要的研究意义。