无线电能传输系统三相相移控制逆变器研发

设计一种为无线电能传输系统提供高频交流电的三相相移控制逆变器。该逆变器由三相D类半桥逆变桥组成,其开关管运行于固定的切换频率下,通过调整各相半桥的驱动相位差来调节输出电压,从而实现无线电能传输系统功率的调节。对三相相移逆变器的主要性能,包括相移角与输出电压的关系、相电流、各相零电压切换状态等进行分析,并推导无线电能传输系统在使用相移控制和频率控制下的效率。开发三相的相移逆变器原型机并应用于无线电能传输系统,在两个外边长为90cm、70cm的平面矩形螺旋线圈间传输能量。实验表明当相移角从0°到120°之间调节时,在接收端10Ω电阻负载上接收到的功率从5.2kW到0变化。同时在最大输出功率时测得逆变器直流输入到接收端直流负载的DC-DC最大效率为94%。

适应多控制逆变器不同工况的混合式孤岛检测策略

混合式孤岛检测法旨在实现主/被动法间的协调配合,以减少系统扰动及检测盲区。但目前大多数混合式检测法基本仅适配单一控制策略,无法适用于运行工况多变和控制策略灵活切换的多控制逆变器。为提高混合式检测法对多控制逆变器的适用性,首先推导了过/欠电压检测法与过/欠频率检测法在电流控制策略、功率控制策略以及下垂控制策略下的检测盲区并形成双整定检测盲区,以补充下垂控制策略下检测盲区现有理论分析的不足;继而面向不同控制策略设计了相应的反馈扰动检测法,依据实际运行工况自适应确定反馈扰动对象与反馈系数;最后,通过将反馈扰动检测法与双整定检测盲区配合形成了适应多控制策略的混合式孤岛检测方法,并通过仿真验证了所提孤岛检测法对于不同控制策略在减少对系统的扰动、提高孤岛检测效率、增强工况适应性等方面的优势。

下垂控制逆变器输出阻抗外特性建模及参数敏感性分析

基于输出阻抗的稳定性分析方法作为常见的谐振稳定性分析方法,在逆变器集群系统稳定性研究中得到了广泛的应用。由于下垂控制逆变器的控制环路复杂,因而难以综合下垂控制环,建立下垂控制逆变器精确的输出阻抗模型。该文首先将采用小信号建模方法,获得基于下垂控制的输出阻抗模型,并详细分析下垂控制逆变器输出阻抗模型对下垂控制系数扰动的敏感程度,揭示下垂控制系数,尤其是Q-U控制系数,主要影响逆变器较低频率输出阻抗外特性。然后,分析输出阻抗模型对逆变器双闭环参数扰动的敏感性影响,揭示下垂控制逆变器输出阻抗的高频输出阻抗主要由电压外环控制器参数及LC滤波器的电容容值主导。构造基于以上三参数的输出阻抗简化模型,进一步佐证了该结论。最后,测量逆变器输出阻抗,验证模型及研究方法的正确性。

基于终端积分滑模的三相逆变器自适应下垂控制方法

针对并联逆变器传统下垂控制中电压电流双闭环方法的鲁棒性较差问题,提出了基于自适应鲁棒的终端积分滑模控制律的下垂控制策略。分析滑模控制的收敛速度、响应时间和抖振幅度三个指标,在终端滑模控制律中增加积分环节建立一类扩展滑模控制律。其次,针对系统参数扰动及直流源侧电压的不确定性,利用自适应鲁棒控制实现抑制扰动,将输出电压控制在参考电压的合适范围内,提高了系统的鲁棒性。最后,综合终端积分滑模控制律,根据LC型并联三相逆变器的下垂控制模型,实现逆变器输出电压的自适应鲁棒跟踪控制,有效实现孤岛模式下逆变电源并联干扰抑制。通过MATLAB/Simulink建立并联逆变器的仿真控制模型并进行电路实验,验证了本文控制器的可行性和有效性。

太阳能光伏发电并网逆变器控制技术的应用

该文阐述光伏发电并网逆变器的控制方法,而后提出基于正弦波脉宽调制逆变技术的并网逆变器控制策略。该文旨在合理化解太阳能利用效率低下的问题,探寻出最佳的逆变器控制方法,实现零静态误差运行,并提升逆变器运行稳定性,从而将太阳能资源有效转化成为电能。

面向构网逆变器的虚拟振荡器控制技术:统一设计框架与关键问题探讨

虚拟振荡器控制是近年来新兴的逆变器构网型控制方式,相较于下垂控制、虚拟同步发电机控制等现有构网型控制而言,其在动态响应速度与大扰动稳定性等方面具有优势。首先基于已有研究介绍了虚拟振荡器控制的基本原理及现有类型,接着针对虚拟振荡器设计目前缺乏普适性的问题提出了虚拟振荡器控制的统一设计框架及详细设计步骤,并以自行设计的两类虚拟振荡器为例,通过时域仿真验证了所提设计框架的可行性;最后从功率调度能力、抗扰动稳定运行能力以及实际应用能力3方面针对目前限制虚拟振荡器控制技术发展的关键问题进行了梳理与探讨,并给出了解决思路与未来的研究方向。

改进型线性自抗扰控制的微网逆变器控制

针对传统微网运行中逆变器控制以传统PI控制为基础控制策略抗扰效果不足的问题,采用自抗扰控制策略优化控制系统内环部分的控制,由于新能源发电系统的大规模接入导致微网运行在弱电网条件下,为了提升控制系统的扰动估计以及电网系统中扰动对于微网控制性能的影响,对传统自抗扰控制改进,提出级联型自抗扰控制策略。从频域部分分析了级联型自抗扰控制动态响应以及扰动抑制的效果都优于线性自抗扰控制。仿真实验结果表明,优化的控制策略对电网电压跌落、高电网阻抗有更好的效果,可平滑过渡并/离网切换出现的电流跳变。所提策略有更好的稳定性及鲁棒性。

电流控制神经网络逆变控制器的设计与实现

介绍了一种基于多层前向神经网络的电流控制逆变器，给出了神经网络及逆变器的具体实现方法与设计．为了提高神经网络的学习训练速度，笔者采用具有较快收敛速度的递推最小二乘算法（ＲＬＳ）用于网络权值的训练．应用研究表明该逆变器较传统逆变器具有动态响应速度快，静态精度较高等优点．

电压控制型并网逆变器瞬时功率降阶控制方法

电压控制型并网逆变器由于其特有的优点,如便于孤岛运行、可脱离锁相环、有利于提高电网稳定性等,受到越来越广泛的关注。针对电压控制型并网逆变器瞬时功率控制需求,文中提出了时间常数与功率幅度可自由调节的有功惯量支持控制与下垂控制。所提算法采用前馈与零极点消除的方式,将原有二阶有功控制系统降阶为一阶系统,从而有效改善了功率控制的动态响应,且由于前馈的引入,有效提高了系统的控制自由度,使得功率调节时间与功率-频率调节幅度可独立设计。实验结果表明所提控制方法可以实现具有良好动态性能的惯量支持及下垂控制。

微电网中不同容量逆变器经线路并联的环流特性分析和功率分配控制

为解决微电网中多逆变器并联的功率分配问题,建立了逆变器单机控制和两机并联模型,在此基础上分析了环流和功率分配的相互作用机理。针对中低压微电网的线路参数阻性和感性相当时,有功功率和无功功率的耦合现象,通过添加虚拟电抗补偿实现微电网线路达到高压电路阻感比,使有功功率和无功功率能分别解耦控制。其后研究了线路为感性阻抗时实现环流抑制和功率精确分配的控制策略应该满足的条件,针对下垂控制无功功率分配不与感性线路阻抗解耦的缺点,提出了改进的下垂控制策略,实现了功率分配和环流抑制的目标。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析和所提出的控制策略的正确性。

分布式电源并网逆变器典型控制方法综述

为提高分布式电源的工作性能,加强分布式发电系统的广泛应用,文中介绍了分布式发电系统中并网逆变器的典型控制方法,重点针对双环控制方式进行了详细的分析。总结了外环控制中的恒功率控制、恒压恒频控制和下垂控制方法,内环控制中的dq旋转坐标系下的控制、αβ静止坐标系下的控制和abc自然坐标系下的控制方法,并对各种控制方法进行了分析比较,指明目前并网逆变器控制技术亟需解决的问题,归纳其未来的发展趋势。

直流汇流型户用微电网并网逆变器控制策略研究

综合考虑偏远地区负荷供电和电能质量较差的问题,文章设计了适用于户用级别的微电网结构,并根据设计的微电网结构类型研究并实现了户用微电网的能量管理控制策略。该控制策略主要基于用户侧的功能需求分析,优先使用直流侧风光发电资源,实现了能量的最优化利用。

入网电压控制型逆变器预同步研究

针对入网电压控制型并网逆变器,该文提出一种可以快速平稳完成预同步过程的控制方法。该方法包含同步检测单元和同步调节单元,其中同步检测单元不仅可以生成并网信号,还可为同步调节单元提供调节信息。根据逆变器特点设计的同步调节单元包括一次调节与二次调节:先参考电网信息利用线性关系对幅值与频率进行大致调节,再通过改变逆变器频率缩小相角差值,统一频率和相角调节。与此同时完成对控制目标精细调整以减小并网冲击,保障了并网时效性。仿真与实验结果表明,与传统方法相比,所提控制策略降低了参数要求,有效提高并网效率,扩大适用范围。

单相光伏并网逆变器电流控制方法研究及分析

针对并网逆变器的电流控制方法进行了分析研究,通过分析,采用了一种带电网电压前馈和准PR控制的双电流环控制方法,并就其关键的比例谐振控制(PR)进行了理论分析和参数设计。为分析该方法对抑制谐波,改善电能质量的作用,建立了并网逆变器控制系统仿真模型,并通过仿真试验,分别研究了在电网正常、电网电压突变、电网含低次谐波3种情况下比例积分(PI)控制和PR控制方法的控制效果,对于研制单相光伏并网逆变器控制系统具有一定参考价值。

基于重复和PI控制的中频逆变器复合控制方案

提出了一种重复控制与PI控制相结合的中频逆变电源复合控制方案,即利用重复控制器得到畸变率很低的稳态输出波形,当系统负载突变时投入PI控制器,以改善系统的动态响应能力。负载的突变通过负载电流的快速幅值检测技术来判定。该方案在一台采用TI公司TMS320F240 DSP控制的400Hz,5.5kW逆变电源上得到验证。实验结果表明,该方案既保持了重复控制良好的稳态特性,也明显改善了系统的动态性能。

2种改进的滑模并网逆变器控制策略

为改善光伏并网逆变器控制系统的动态性能,根据并网逆变器数学模型,提出利用指数滑模变结构控制律和平方根滑模控制律,设计基于改进滑模变结构的单相电流环光伏并网逆变器控制系统。推导了滑模变结构控制在并网逆变器应用的滑模面存在性,并利用李亚普诺夫定理证明了系统稳定性。针对所选滑模控制律存在的非线性可能引起系统抖振的问题,采用单位控制连续化方法,使改进后的控制算法在切换面附近具有高增益特性,使系统具有抵抗干扰和参数摄动的能力。最后对2种控制方法进行了比较,证明改进的指数滑模变结构有更精准的跟随特性。

光伏并网逆变器控制设计

基于C8051F005单片机设计并实现光伏并网逆变器控制系统。系统由两块IR2110驱动4个IR540构成的H桥逆变电路,直流电源经过LC滤波后实现逆变。详细介绍了主电路、保护电路、滤波电路、采样保护电路以及变压器的设计;给出了具体的软件流程图;经过测试系统压差百分数最大值是0.013422%,最大频偏百分数为0.343%,阻性负载下最大相差0.91,系统的效率达到了83.00%,完全达到或者超出了系统的设计要求。

基于PR控制的电流控制型逆变器研究

为了克服采用比例谐振(PR)控制的并网逆变器对电网非基频处干扰信号的抑制能力较弱的缺点,提出了一种电压前馈谐波补偿策略,即将电网中存在的3、5、7等高次谐波反馈到逆变器的控制端.通过对并网逆变器系统的理论分析建立了逆变系统的数学模型和Simulink仿真模型,对系统运行过程进行了仿真研究.仿真结果表明,采用电压前馈谐波补偿策略的逆变并网系统能够实现输出对参考无静差跟踪的要求,有效地减小电网中的干扰,使得输出中的总谐波畸变度(THD)由3.61%降低到0.31%,可应用于并网逆变器设计中.

一种引入无差拍控制的微网逆变器控制策略

由于传统双环控制中的PI调节器的参数固定、自适应性差,当受到扰动或参数变化时,系统的动态性能会迅速下降。考虑到无差拍控制可以使系统具备快速的动态响应能力,设计开发出一种基于无差拍控制和双环控制的逆变器控制策略,并将改进后的控制策略应用于微电网的电压频率控制器中。最后通过matlab仿真验证得到:改进的控制器都可以使系统输出电压很好地跟踪参考指令,大大降低THD的值,同时自动补偿负载的扰动,证明了改进后的逆变器控制策略的有效性。

逆变器与柴油发电机组混合供电系统突卸负载的紧急控制策略

针对新能源发电逆变器与柴油发电机混合供电系统中突卸负载可能导致的发电机逆功率问题,以逆变器采用恒电流控制、柴油发电机采用电压和转速下垂控制为基础,提出了逆变器限制输出功率与系统切除非重要负载相结合的紧急控制策略。电磁暂态时域仿真和1∶1样机物理试验验证了该紧急控制策略的有效性。