双Buck逆变器的双环滑模控制策略

针对传统电压电流双环控制下双Buck逆变器电压调整率和动态性能的问题,提出一种基于滑模控制的双环控制策略,其中电感电流参考量是输出电压误差经PI调节后得到的。选取电感电流误差、输出电压误差及其动态误差作为3个状态变量,以此建立滑模面函数,并对滑模控制器进行了设计。仿真和实验结果表明采用双环滑模控制的双Buck逆变器稳态精度高、谐波畸变率小、带负载能力强,相较于传统的双环控制,双环滑模控制具有更好的鲁棒性和动态性能。

双Buck逆变器的建模与优化设计

对双Buck逆变器进行小信号分析和建模,研究了一种引入谐振控制器的瞬时电压电流反馈双环调节方式。电流内环采用滞环控制,具有易于实现、无条件稳定和响应速度快等优点;电压外环保证了输出电压具有较好的正弦度和稳态特性。此外,谐振控制器的引入也使系统输出外特性显著提高,与传统的采用电流前馈环提高负载抗扰动能力的方法相比,在不增加控制环的基础上,提高了系统的稳态性能,节约了逆变器成本。仿真和实验验证了该控制方案的可行性,系统取得了较好的输出波形质量,较快的动态响应,精确的稳压精度和较高的效率。

三相双Buck逆变器过零畸变问题与解决方法

双Buck拓扑克服了传统桥式拓扑上下桥臂的直通问题,将其应用于三相并网逆变器,能够避免驱动信号死区引入的低次谐波,从而降低进网电流谐波含量,且外接快恢复二极管续流,减小了反向恢复损耗。然而,为消除电感的偏置电流以及提高逆变器效率,双Buck逆变器需采用半周期控制策略,导致了进网电流的过零畸变。针对带LCL滤波器的三相双Buck逆变器,分析半周期控制所导致过零畸变的原因,提出带纹波电流负反馈的半周期空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制方法,通过在过零点处改变空间电压矢量的基准,有效地消除了进网电流过零畸变,并讨论新型控制算法对系统稳定性的影响,通过仿真和实验验证理论分析。

三电感双Buck逆变器

双Buck逆变器(dual buck inverter,DBI)不存在桥臂直通的问题,且功率开关管和续流二极管分离,便于实现续流二极管的最优选取,因此DBI具有可靠性和变换效率方面的优势。但是,传统DBI滤波电感上的电流是半周期正弦波,磁性元件利用率偏低。为了解决这个问题,提出一种三电感DBI(three-inductor DBI,TIDBI),通过从原始的电感中分离出一个交流滤波电感作为主导的滤波电感,并将两个直流滤波电感耦合,从而提高磁性元件的利用率,有效地降低了滤波电感的体积和重量。详细分析TIDBI的工作原理,给出滤波电感的设计原则。最后通过实验结果验证理论分析的正确性。

双Buck逆变器的SPWM控制

SPWM控制属于恒频线性控制,方法简单有效,广泛应用于逆变器控制系统。而双Buck逆变器具有抗桥臂直通,可靠性高等优点。给出的Saber仿真和实验结果证明,将SPWM控制应用于双Buck逆变器具有良好的稳态和动态性能。

双Buck逆变器电容均压控制策略研究

双Buck逆变电路效率高、无直通、控制简单,适用于电子镇流器主电路的设计.针对半桥双Buck逆变器中直流分压电容存在电压偏差问题,分析了直流分压电容中点电位偏移的原因,提出采用电容电压偏差前馈控制策略,并通过仿真验证了该控制策略的正确性.运用该控制策略到电子镇流器系统中,可有效地消除直流分压电容电压偏差.

基于GaN器件的双Buck逆变器共模与损耗

目前市场上的光伏并网逆变器结构按隔离方式来分,可分为隔离型和非隔离型,而抑制或消除共模电流是非隔离型光伏并网系统必须要解决的问题。出于在非隔离型光伏并网逆变器中抑制共模电流的目的,研制一种基于GaN器件的双Buck逆变器,该逆变器较传统全桥电路,共模电流小、效率高、控制简单。针对共模特性进行分析研究,分别对其在正常工况与死区状态的共模电流进行理论分析,并进行仿真与实验验证,得出该逆变器能够很好地抑制共模电流的结论。通过引入GaN器件来提高开关频率解决拓扑自身电感较大这一问题,并基于GaN器件对电路进行损耗分析与实验验证,实验结果与理论分析基本吻合,验证了损耗分析的正确性。该逆变器的实测最高效率高达98.63%。

UPS中CLA协同控制双Buck逆变器设计

不间断电源(UPS)对逆变环节的可靠性要求高,UPS系统中DSP需承担检测、保护、通讯和变流等功能,传统单核DSP难以适用.为此,提出一种运用内嵌控制律加速器(CLA)的DSP控制高可靠性的UPS系统设计方案.逆变环节采用双Buck拓扑结构提高可靠性;通过对UPS主电路拓扑和双Buck逆变工作原理分析,运用DSP TMS320F28069的CLA功能分担系统任务进行协同控制,不需增加额外的DSP,实现UPS系统设计.最后通过一台1 k W的实验样机,验证设计方法的可行性.

基于状态空间模型的双Buck逆变器复合控制

双Buck逆变器由于无桥臂直通、可靠性好等优点而被广泛应用,然而当负载突变时输出波形质量较差。在建立逆变器控制系统状态空间模型的基础上,引入了电流内环PI控制、电压外环重复控制的复合控制策略。其中,电流内环PI控制,可实现系统快速动态响应,解决负载突增输出电压跌落问题;电压外环重复控制提高系统稳态精度。相比传统PI双闭环控制,该复合控制策略下的系统可实现无静态误差,可有效提高控制精度及输出波形质量,增强抗负载突变扰动能力。仿真与实验结果验证了该方法的有效性及可行性。

单相双Buck逆变器的无差拍快速重复控制

为提高并网电流的控制精度,针对单相双Buck逆变器,提出一种无差拍快速重复控制策略。首先建立了单相双Buck逆变器数学模型,分析无差拍控制的原理,得出数字控制的延时和模型参数不匹配等会引起预测误差,导致并网电流畸变的结论。采用'两步预测'消除延时的影响,并在此基础上,结合所提的快速重复控制器(fast repetitive controller,FRC),对电感值偏差、电网谐波等造成的周期性扰动进行抑制,能有效减少并网电流的谐波含量且具有较好的动态响应能力。仿真和实验结果验证了所提控制算法的准确性和优越性。

基于单周期控制的双Buck逆变器数字化控制研究

研究一种新颖的双Buck半桥逆变器拓扑,通过拓扑结构和相应的工作模态分析,提出了一种基于单周期控制的电流控制算法。理论分析和仿真表明,该系统可以获得比较稳定的、动态性能良好的正弦电压输出,且具有较小的输出电压畸变率。

双Buck逆变器模型预测电流控制的研究

传统模型预测电流控制存在开关频率不固定、电流脉动较大等问题,使得系统输出性能受到影响。为此,研究一种基于双Buck全桥逆变器电压外环PI控制及电流内环模型预测电流控制的双环控制策略,且针对电感电流脉动较大问题,提出一种改进方案,即在单个采样周期内根据最小电流误差原则对不同开关状态的作用时间进行分配。仿真和试验结果表明,采用改进后的模型预测电流控制能有效减小电感电流脉动,提高输出波形质量。

基于占空比补偿的三电平双Buck逆变器电压过零畸变控制策略

三电平双Buck逆变器具有无桥臂直通和无开关二极管反向恢复的独特优点,多用于对逆变电压质量要求严格的场合。通常采用半周期控制,但半周期控制会使电感电流断续,导致输出电压产生过零畸变。本文以改善由于电流断续导致的电压畸变,提高输出电压质量为目的。首先介绍了三电平双Buck逆变器的工作模态,介绍了半周期控制下电路的工作原理,并分析了逆变输出电压过零畸变的原因;然后以输出电压质量为目标,提出占空比补偿的控制方法。最后通过仿真验证方法的有效性,仿真结果显示采用占空比补偿的控制方法比采用传统SPWM调制方法的谐波提高1%。仿真结果表明,所设计的占空比补偿的控制方法能有效降低输出电压过零时畸变程度,改善电压质量。

双Buck逆变器损耗分析

针对双Buck半桥逆变器,分别分析了采用传统Si开关器件和新型宽禁带Si C开关器件情况下的损耗,并制作了1台1 k W试验样机。理论分析与试验结果表明,通过独立二极管续流的双Buck型逆变器能充分发挥宽禁带Si C开关器件优势,开关损耗明显降低;随着开关频率提高,Si C开关器件损耗增加不明显,说明Si C开关器件组成的双Buck型逆变器中随开关频率变化的损耗以磁性元件损耗变化为主。

三电平双Buck逆变器电压过零畸变分析与调制

三电平双Buck逆变器多用于对逆变电压质量要求高的场合,有全周期和半周期两种控制方式,半周期控制比全周期控制系统损耗更低,但存在输出电压过零畸变问题。基于改善输出电压质量和最大限度地降低损耗的目的,建立逆变器的等效电路模型,分析逆变输出电压过零畸变的原因及其影响因素;采用半周期和全周期混合调制的控制策略,并提出一种根据最大允许畸变程度确定全周期调制最小区域的方法。最后通过Matlab/Simulink软件进行仿真,验证方法的有效性;得出混合调制策略输出电压谐波含量为1.38%,小于传统调制输出电压1.41%的谐波含量,且全周期调制区域越大输出电压谐波含量越低。

基于GaN器件的双Buck逆变器共模与损耗

前言:由于我国社会经济的快速发展,环境问题愈演愈烈,所以加快可再生能源是我国环保首要战略,尤其是在电力领域内,太阳能发电是处理我国能源短缺威胁和可持续发展的关键一环。由于最近几年光伏产业的不断发展,尽管现阶段依然还有很多问题,但光伏产业潜在的实力仍然能引起广大专业人士的目光。

一种单相双模式高效双Buck逆变器的研究

针对光伏发电并网系统输出电压较低的问题,提出了一种两级式单相升压光伏逆变器。该逆变器将Boost电路与双Buck逆变电路相结合,得到了升压式光伏逆变器,有效解决了光伏发电所产生电压达不到并网所需电压等级的问题。通过分时正弦脉冲宽度调制策略,实现了升压逆变以及有效降低总开关频率的功能。双Buck逆变器本身所具有的功率器件不在同一桥臂的特征使该逆变器具备有效抑制漏电流的特点。总开关频率的降低和漏电流的抑制使该逆变器的转换效率和安全性得到保证。文中主要分析了逆变器的工作原理并给出开关管的控制方法,通过仿真与实验验证了该逆变器的可用性。

双Buck逆变器的迭代学习控制方法

双Buck全桥逆变器由于无桥臂直通、直流电压利用率高、效率高等优点而被广泛应用。本文基于双Buck全桥逆变器针对直流电源波动、死区效应、稳态时线性和非线性负载电流扰动引起周期性扰动问题,提出一种电压外环迭代学习控制、电流内环无差拍控制的双环控制策略。仿真结果表明,采用该控制策略可使双Buck全桥逆变器具有较好的带载能力及精确的跟踪性能。

双Buck电压源逆变器的半周期电流调制方法

双Buck逆变器由于消除了桥式逆变器的直通问题并优化设计了续流二极管,效率及可靠性都得到了很大的提高。传统的用于双Buck逆变电路的斜坡比较控制采用带偏置电流的控制方式,导致效率较低。采用滞环控制半周期电流调制方式消除了偏置电流,提高了效率,但是开关频率的变化不利于输出滤波器的设计。本文首先分析了电流半周期调制方式下双Buck逆变器的四象限运行方式及半周期调制原理,提出采用单电流互感器采样的恒频斜坡交截控制。对斜坡交截控制和滞环控制的稳态和动态性能进行了比较,并对有偏置电流和无偏置电流斜坡交截两种控制方式进行了频谱分析。仿真和实验结果表明了理论分析的正确性。

一种适用于小功率可再生能源的单相高频双Buck全桥并网逆变器

提出一种适合小功率可再生能源并网发电应用的单相高频双Buck全桥并网逆变器。基于全碳化硅(Si C)功率器件,逆变器工作频率可达100k Hz,有效减小了电感体积,同时使并网电流纹波降低。进一步分析逆变器的控制策略:采用电压电流双环控制,在电流环利用一种三极点三零点(3P3Z)控制器使得受控并网电流快速跟踪电压环产生的电流给定,并采用一种简单线性化算法快速产生控制占空比信号,实现高频变换;电压环采用双极点双零点(2P2Z)控制器,在产生电流内环给定幅值的同时,控制输入侧直流母线电压稳定在电压给定值,使得逆变器能够向电网传输能量的同时维持母线电压恒定;逆变器采用一种二阶广义积分软件锁相环(SOGISPLL)产生与电网电压相位相同的相位信号。最后,通过实验样机对逆变器理论分析的有效性进行了验证。