多逆变器直接并联系统环流建模与分析

对于多台逆变器直接并联后通过双绕组变压器接入中压配网的系统,以三相两电平逆变器为例,对系统共模、差模环流产生的机理进行了详细分析,给出了相应的等效电路。同时,在多逆变器直接互联的工况下,对单机并网常见的直流中点与交流中性点互联来抑制共模电流方法的效果进行了分析,指出其在多机互联系统中的局限性。而后,在各逆变器作为并网电流源的基础上,分别对各逆变器调制度不同、载波角度不同对共模、差模环流的影响进行了量化分析,并通过仿真与试验进行了验证。

异构逆变器并联系统改进Gershgorin圆稳定性判据及其多维谐振特性分析

以新能源为主体的新型电力系统正逐步呈现出异构逆变器并联系统特征,即以跟网型与构网型两类逆变器共存的形式呈现。为了全面准确地分析异构逆变器并联系统的稳定性问题,充分计及逆变器间、逆变器与电网间的交互影响,该文建立多逆变器的交互导纳矩阵模型。同时,提出一种基于Gershgorin圆定理的多机稳定性判据,通过引入距离向量函数简化分析过程。然后,基于改进的稳定性判据提出一种参数灵敏度计算方法,并量化分析了系统关键作用因子对异构系统稳定性的影响程度。最后,通过时域仿真算例与实验,验证了理论分析的有效性和稳定性判据的有效性。

中点钳位型三电平逆变器并联系统的零序环流抑制策略

针对中点钳位型(NPC)三电平逆变器并联系统内普遍存在的零序环流问题,该文首先分析模块间环流的通路,建立零序环流的电路和数学模型。根据等效模型阐述零序环流各成分的产生机制,并对零序环流进行定量分析。定义零序环流的三类具体成分:通态零序环流、开关零序环流及混合零序环流。对于不同类别的零序环流,提出共享直流侧中线和改进型LCL滤波器的硬件措施及准比例积分谐振(PIR)控制器的软件措施去抑制对应环流成分的高频、低频分量;另外,针对改进型LCL滤波器中交流滤波电容中点和直流侧电容中点连接电缆上有较大高频电流的缺陷,提出载波移相控制下模块共用滤波电容的优化方案,在保证环流抑制效果的同时将奇数次开关频率的高频纹波转移到共用电容上,实现奇数纹波分量的自动抵消,使连接电缆上的电流减小近50%;最后,仿真与实验结果验证了所提环流抑制策略的可行性。

并联三电平光伏并网逆变器中点电压控制策略

针对光伏并网三电平逆变器并联系统的中点电位控制问题,传统的双调制波法无法保证开关周期内平均中点电流始终为零,从而无法有效消除中点电压的低频波动。为此,提出了一种基于改进双调制波法的中点电压控制策略。该策略通过对传统双调制法重构的调制波进行修正,在不影响并联系统输出电压的前提下保证平均中点电流始终为零,不仅可以实现中点电压的平衡控制而且具有良好的动态性能。实验结果验证了所提策略的可行性和有效性。

弱电网下基于高带宽并网逆变器的并网系统鲁棒性提升技术研究

数字控制LCL型并网逆变器的固有控制延时会影响原有谐振阻尼方案的控制特性,从而降低并网逆变器在弱电网下的鲁棒性。该文首先基于不同参数建立多逆变器并联系统在弱电网下的多输入多输出矩阵,并推出确保系统进网电流稳定性以及各模块交互电流稳定性的3条判据。进一步地,基于频域阻抗法分析数字控制延时在模块采用不同开关频率的情况下对系统鲁棒性的影响,进而发现在系统中引入高带宽逆变器对于抑制低频谐振的有效性。分析高带宽逆变器模块与低频模块之间的交互稳定性,据此选取高带宽并网逆变器的开关频率。最后,搭建一台基于新型宽禁带器件GaN的高带宽并网逆变器原理样机,并将其并入低频模块并网系统中去,通过实验验证所提高带宽并网逆变器有助于提高弱电网下系统的鲁棒性,为提高分布式发电系统的稳定性提供一种新思路。

风力发电系统中并网逆变器并联运行环流分析

并网逆变器直接并联运行时,可使系统体积减少、成本降低,但并网逆变器直接并联时会产生环流。为此,详细分析了并网逆变器直接并联运行时环流产生的机理,建立了并网逆变器并联运行时旋转坐标系下的状态平均模型。在该模型的基础上分析并网逆变器并联运行时的相互影响,以及并网逆变器采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法时零矢量对环流的影响。通过控制SVPWM算法中不同零矢量在每一个PWM周期的作用时间来抑制环流,对并网逆变器在不同情况下的并联运行进行了实验。实验结果表明:该控制策略能有效地抑制环流,从而验证了该控制策略的可行性和正确性。

逆变器并联系统直流环流产生原因及其检测与抑制方法

对于无输出隔离变压器的逆变器并联系统,各模块输出电压直流分量不一致会在模块问产生较大的直流环流。该文分析了逆变器输出电压产生直流分量的原因,介绍了逆变器并联系统直流环流检测和抑制方法。通过对逆变器基准正弦波直流分量的高精度数字调节,相应调节逆变器输出电压直流分量以抑制直流环流。在由两台3kVA逆变器组成的并联系统上进行的试验结果证明,该文介绍的直流环流检测与抑制方法对逆变器并联系统直流环流有较好的抑制效果。

三相逆变器并联系统的无互连线预测控制

对于三相逆变器并联系统,下垂控制是一种有效的控制算法,它可以确保各并联逆变器对系统负载功率的均分,并具有无互连线分布式控制的优点。而对于三相电压型逆变器,新兴的有限控制集模型预测控制算法(finite control set model predictive control,FCS-MPC)具有系统动态响应快、处理系统约束灵活等优势。将逆变器并联系统的下垂控制与三相电压型逆变器的模型预测控制结合起来,由下垂控制器提供模型预测控制器的参考电压信号,以并联逆变器输出电压对参考电压的跟踪误差构建模型预测控制器的优化性能函数,实现了三相电压型逆变器并联系统的无互连线模型预测控制。仿真及实验结果表明:所构建的无互连线模型预测控制器在三相电压型逆变器并联系统由空载投入负载、负载突变及某一并联逆变器切除等工况下均能有效运行,且与传统的逆变器并联系统三环控制器相比,显著地改善了三相逆变器并联系统的均流性能。

并联逆变器馈电PMSM调速系统谐波和环流控制

针对大功率场合下并联逆变器馈电永磁同步电机(PMSM)调速系统中存在的环流问题和电机电流谐波性能差的问题,提出一种并联逆变器馈电永磁同步电机控制策略来协调控制不同并联逆变器模块实现电机总电流波形优化,并有效地抑制并联逆变器模块间环流。分析并联逆变器馈电PMSM调速系统的电路结构及并联逆变器环流的等效电路模型,提出针对并联逆变器PMSM调速系统的移相空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术和随机SVPWM技术,并通过在SVPWM中动态分配零矢量作用时间来抑制各逆变器模块间的环流。仿真和实验结果均验证了所提出的控制策略的有效性,采用移相SVPWM和随机SVPWM策略可改善电机电流的谐波性能,采用环流抑制环节后可以有效地消除电路中的环流。

微电网无互联线逆变器并联系统新型相位调节法

分析了微电网中无互联线逆变器并联系统的原理,提出了改进的基于相位调节的新控制方法。该方法能克服传统有功功率—无功功率(PQ)下垂控制法在稳态时输出电压频率随负载变化的问题,同时又能保证相应的动态性能。基于根轨迹法,分析了所提出方法中各控制参数对系统性能的影响,以及参数的具体设计步骤。同时,针对数字控制器以及相位调节法自身的特点,提出了增加调节精度和消除过零点畸变问题的解决办法。实验验证了所提出方法的可行性和有效性。

一种基于耦合电感的逆变器并联系统环流抑制方法

逆变器并联系统各模块输出电压的幅值和相位等参数不一致会在各模块间产生较大的环流。在逆变器输出端串联电感能够较好地抑制并联逆变器模块间环流 ,其缺点是降低了并联系统的稳态电压精度。本文提出了耦合电感法这一新的环流抑制方法 ,研究了逆变器并联系统单模块后接耦合电感和非耦合电感对系统输出电压和环流的影响。理论分析和实验结果证明 ,对于由 n个模块组成的逆变器并联系统 ,使用耦合电感抑制环流可以使环流减小为用普通电感抑制环流时的 (n-1 ) / n,而且耦合电感不影响逆变器并联系统的稳态电压精度。

逆变器并联系统直流环流瞬时抑制策略

为有效减小逆变器并联系统中直流环流的危害,通过对直流环流进行分析,提出了一种基于改进重复控制的直流环流瞬时抑制策略。该策略将重复控制的补偿周期设为载波周期,以解决传统重复控制动态响应特性差的问题。逆变器输出电压直流分量具有波动性,因此以载波周期为单位对其进行计算,并将计算结果作为反馈与比例积分(PI)控制一起调整正弦脉冲宽度调制(SPWM)占空比,以实现对逆变器并联系统直流环流的瞬时抑制。模拟并联系统半波负载突变实验表明,在加载半波负载前后,逆变器输出电压直流分量可以分别被抑制到0.02%～0.03%和0.04%～0.05%,补偿延时可控制在40 ms以内。实验结果表明,提出的策略能够有效提高逆变器输出电压直流分量的补偿精度和并联系统直流环流抑制的动态响应特性。

基于PQ下垂控制逆变器并联技术的列车辅助供电系统研究

针对现有DC600V列车辅助供电系统在可靠性及系统冗余上的不足,研究了基于逆变器并联技术的列车辅助供电系统。分析了现有的逆变器并联技术,结合列车辅助供电系统多逆变器、长距离、高可靠性及大系统冗余等特点,确定了基于PQ(有功和无功)下垂控制逆变器并联技术的列车辅助供电系统方案;分析了在dqo坐标系下的PQ下垂控制算法,结合MATLAB/Simulink仿真模型对所构建的逆变器并联系统进行仿真,并结合实验系统进行了两台辅助逆变器并联的实验。仿真及实验结果表明供电系统在负载变化及单个动力丢失的情况下仍可正常工作,说明本文所构建的逆变器并联系统可以完全满足列车辅助供电系统高稳定性及大系统冗余的要求。

逆变器并联系统开关环流的建模和分析

多逆变器并联系统中往往会存在环流,包括直流环流、工频环流以及开关频率环流。目前提出的环流分析和环流抑制的方法大部分都是针对直流、工频及其谐波环流的。而对于开关频率环流,并没有定量地分析开关环流与电路参数之间的关系。基于开关器件的开通和关断过程,该文提出了一种由于器件开关状态不同步而产生的开关频率环流的数学模型。另外,该文还详细研究和分析了开关环流与电路参数之间的定量关系。基于分析结果,进一步提出了能够较好地抑制开关环流的电路参数设计原则。实验结果很好地验证了所提出的数学模型的准确性和电路参数设计原则的有效性。

一种改进的逆变器并联列车辅助供电系统

针对基于下垂控制逆变器并联技术的DC600V列车辅助供电系统,改进了其下垂控制策略,将并联逆变器输出有功功率的积分项引入系统下垂控制策略中。采用小信号分析法构建了并联逆变器功率控制环的小信号模型,应用根轨迹法分析了下垂控制器参数对系统稳定性及动态性能的影响,并确定了逆变器并联列车辅助供电系统下垂控制器参数。构建了由两台辅助逆变器并联的列车辅助供电系统仿真模型及实验系统,进行了负载突变仿真及实验。仿真及实验结果表明所设计的下垂控制器参数及改进的下垂控制策略能够使得逆变器并联系统快速、稳定地响应负载突变过程,并始终保持对负载电流的均分及对并联系统输出电压给定值的跟踪,且进一步减少了并联逆变器之间的环流,改善了系统均流性能。

基于多智能体的三相逆变器并联系统功率灵活分配

传统方法实现的逆变器并联系统功率分配比例系数都是固定不变的,并不能很好地实现逆变器并联系统的智能化。因此从逆变器并联系统功率灵活分配的性能要求出发,将多智能体技术引入到三相逆变器并联系统中。首先,基于dq0坐标系下三相逆变器输出阻抗的分析,对系统功率加权平均的控制技术进行了研究;接着,根据多智能体系统的主要特征,分析将多智能体技术应用于分布式三相逆变器并联系统的原因和优势。然后,对基于多智能体技术的三相逆变器并联系统功率灵活分配工作原理进行了详细的分析;实验表明多智能体技术能够很好地实现三相逆变器并联系统功率分配的灵活性和自主性。

直接并联模块化逆变器零序环流抑制

新型FREEDM微网中,采用逆变器直接并联技术可提高固态变压器的并网容量,但受到运算放大器零点漂移、谐波扰动以及信号延迟等因素的影响,该技术存在严重的零序环流问题。在并联逆变器间零序环流的平均模型和同步旋转坐标模型基础上,分析dq0坐标轴参考信号与输出电压的关系,提出理想机模型对PWM调制波参考信号进行误差反馈调节,实现各逆变器之间互不干扰地进行零序环流抑制,采用顺序控制方案,增加了控制器的调节效率和准确度。在PSCAD/EMTDC环境下仿真结果表明,所采用控制策略对零序环流具有有效的抑制作用,同时提高了功率均分的准确度。

并网逆变器并联系统的鲁棒控制与环流分析

对应用于并网逆变器并联系统的鲁棒控制策略进行研究和设计,在分析并联系统的电路结构和环流特点的基础上,提出简单的单桥臂控制方法。采用基于H∞控制的结构奇异值μ综合方法,抑制各种不确定性的影响,使并网并联系统的稳定性和性能得到提高,实现并网电流的准确控制和环流的抑制。同时,给出系统稳定运行的不确定性范围,所设计的控制器在给定范围内能保证系统稳定运行。仿真与实验结果验证了控制方案的有效性。

逆变器并联调速系统环流抑制及稳定性分析

为了增大调速系统容量,采用了逆变器并联的方式。分析了逆变器并联调速系统主电路及其等效电路,并对调速系统中电机电枢回路及环流回路进行了深入的研究,提出了一种通过增大环流环交接频率使得环流抑制与调速性能兼顾的方法。在此基础上设计了新型的控制方式,推导了该系统闭环传递函数。通过分析该控制方式下控制参数与控制性能及系统稳定性的关系,得出了能够满足控制要求的参数关系式。仿真和实验结果表明,所提出的控制方式能有效地抑制环流,其调速性能与单台逆变器驱动的调速系统相当。

电流瞬时值控制的逆变器并联系统

对采用最大电流控制法、平均电流控制法、3C电流控制法和加权电流控制法等电流瞬时值均流控制的逆变器并联系统进行统一建模,提出了一种统一的小信号模型.利用该模型,可以很方便地分析系统在电路参数一致和不一致情况下的均流环稳定性问题.对多台并联系统的阻抗匹配特性问题进行了研究和探讨,讨论了均流环控制参数和并联逆变器台数对并联系统均流性能的影响.通过对两台220 V输出、单台最大输出功率为1 kW的逆变器并联系统进行实验,验证了理论分析的正确性.