电压电流双环控制的三相两电平逆变器的研制

近年来,随着经济的快速发展,传统化石能源的消耗逐渐增加,同时也对环境造成严重的污染问题。因此,为了保护环境,风力发电和光伏发电在可再生能源发电里已经得到了广泛的应用,其应用核心是逆变器,而随着近年来电力电子技术的飞速发展,逆变技术已经成为可再生能源开发和利用中的核心部分。

Quasi-Z源逆变器电压电流双闭环控制系统研究

Quasi-Z源逆变器是在Z源逆变器的基础上提出来的新型电路拓扑结构,它除具有Z源逆变器的各种优点外,还降低了逆变器无源器件的电压电流额定值,而且使逆变器的输入电流变得连续,具有很好的应用前景。分析了Quasi-Z源逆变器的工作原理,建立了它的小信号模型,并设计了Quasi-Z源逆变器的电压电流双闭环控制系统。实现了对直流母线电压峰值的间接控制,能克服输入电压变化、负载变化等扰动的影响,使输出电压始终保持恒定,具有良好的动态性能和稳态性能。通过仿真验证了所建模型的准确性以及控制系统的有效性。

基于双环控制的三相SVPWM逆变器研究

提出一种基于电压电流双环控制的三相SVPWM逆变器,分析了其两相同步旋转坐标系下的数学模型并由此构建了系统的电压电流控制器。为了提高系统的动态响应特性及抗扰能力,电压外环包含了负载电流前馈及输出滤波电容电流解耦,电流内环包含了输出电压前馈及输出滤波电感电压解耦。20kVA实验样机的实验结果表明,该逆变器具有良好的非线性负载能力。

双闭环控制的移相全桥软开关变换器的研究

针对硬开关PWM变换器的开关损耗大的问题,主电路采用ZVS PWM全桥变换器电路拓扑。通过变压器原边隔直电容与变压器漏感的谐振作用,实现功率管零电压开关。控制电路基于UC3879设计了双闭环控制系统。开关变换器将电流峰值作为控制对象,电流内环降阶处理等效为一个比例环节,电压外环采用带电容反馈的PI调节器。推导了整个系统的传递函数,并对调节器参数进行设置。通过Matlab仿真及实验测试,验证了设计结果的正确性。使系统达到良好的控制指标。

微网逆变器的改进鲁棒下垂多环控制

对于孤岛模式下的逆变器,其等效输出阻抗和连线阻抗差异对功率分配和环流抑制的影响较大。鲁棒下垂控制虽然可以减小阻抗差异对功率精确分配的影响,但在逆变器投入并联运行过程,存在冲击电流大、过渡时间长的不足,影响鲁棒下垂控制的实用化。为此,以阻性线路阻抗为例,提出一种改进的鲁棒下垂多环控制方法,其由功率外环和电压、电流双环构成。电压、电流双环设计中,采用考虑负载影响的控制器参数设计方法,抑制负载变化对电容电流内环跟踪性能的不利影响。功率外环通过引入阻性虚拟阻抗将逆变器的等效输出阻抗设计成阻性,提出一种改进的鲁棒下垂控制方法,与常规鲁棒下垂控制相比,可以改善逆变器的并机过程,减小并机冲击电流,加快并机过渡过程,实现平滑快速并机过渡。仿真与实验结果表明了所提理论的正确性和有效性。

变频器输出双闭环神经元解耦控制研究

为提高变频器的抗扰能力和输出电压电流的质量,针对传统闭环控制精度不高,鲁棒性不强等缺点,提出一种改进型的神经元解耦控制的电压电流双闭环控制方案,利用电压外环实现对输出电压的稳定控制,电流内环实现对输出电流的控制,电压环包含负载电流前馈及输出滤波电容电流解耦,电流环包含输出电压前馈及输出滤波电感电压解耦,利用神经元PID控制器的自适应调节能力,系统能够有效地抵抗输入及负载上的各种扰动,通过SIMULINK仿真分析,这种控制策略相对于常规的单闭环控制和双闭环PID控制,输出电压波形畸变小,动态响应快,超调小,有很好的负载适应能力。

基于非线性PID的微电网虚拟同步发电机控制

为解决传统虚拟同步发电机(VSG:Virtual Synchronous Generator)电压电流双闭环控制的抗扰动性能差,受系统参数变化及各种不确定影响较大等问题,在建立微电网VSG转动惯量自适应控制模型的基础上,采用一种基于跟踪微分器的非线性PID(Proportion Integration Differentiation)实现电压外环和电流内环的控制,并根据输出信号的反馈值实时调节系统动态响应,从而达到稳定输出的效果。通过仿真验证了基于非线性PID的微电网虚拟同步发电机双闭环控制的正确性和有效性。

基于输出侧双模块并联的电力电子变压器高电能质量控制策略

电力电子变压器(power electronic transformer,PET)在给不平衡或非线性负荷供电时,可能会出现PET装置输出侧电压幅值和频率不稳定的现象,甚至影响PET的供电可靠性。针对PET输出容量大、容量模块化可调、高电能质量供电等需求,避免单台逆变器输出模块在处理不对称或非线性负荷时的局限性,本文提出了PET输出侧(逆变级)双模块并联的高电能质量控制策略。主要思路为:输出侧中的一个逆变器模块采用电压电流双闭环控制策略,可视为电压源,负责提供稳定的PET输出侧电压,起到稳定其他输出侧逆变器模块的电压基准值的作用,既可以补偿所有负序、谐波及无功电流以降低对PET输出电压的不利影响,同时还按照既定的输出侧模块功率分配策略输出有功功率和无功功率。输出侧的其他逆变器模块则采用电流补偿控制策略,可视为电流源,用于增大输出电流,提升PET装置的容量。以两个输出侧逆变器模块并联输出为例进行理论分析,认为所提控制策略既可以提高PET装置的输出容量,又可以极大降低非对称负荷对PET输出电压稳定的不利影响,有效地提升了PET的负载适应性、容量扩展性及供电可靠性。仿真结果验证了本文所提出控制策略的有效性。

双向DC/DC变换器并联控制策略

世界范围内的能源短缺给社会的发展带来了严重的问题,大家逐渐探索出了用新能源来代替固有的化石能源的新思路。其中,蓄电池储能逐渐占据主导地位。选定了双向Buck/Boost变换器作为研究对象,实现了从蓄电池侧到直流侧的能量传输。对其进行电压电流双闭环控制,同时针对并联后的整体,给每个模块加入下垂均流控制,以实现更好的能量传输效果。

电网三相电压不平衡下STATCOM的控制方法

本文设计了一种基于正序基波提取器锁相的静止同步补偿器,其控制策略在电压电流双闭环控制的基础上,采用正序基波提取器来锁定不平衡条件下的电压相位,解决了传统锁相环在电网电压三相不平衡的情况下无法锁定相位的问题。最后在Matlab/simulink仿真软件下进行验证,该控制方法正确可行,具有较好的稳定性和动态性能。

基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制研究

研究了一种基于虚拟同步发电机算法的微网逆变器控制策略,并分别设计了虚拟同步发电机算法、虚拟原动机调节及虚拟励磁电流调节模块,通过电压电流双环控制,使逆变器输出的电压幅值及频率分别与无功功率及有功功率呈现良好的下垂特性、且能够较快的跟踪负荷的变化,从而提高了系统的稳定性和可靠性。此外文章对虚拟原动机调节模块进行了改进,能够实现频率的实时无差控制,提高了频率控制的精度和响应速度。仿真结果表明,逆变器输出电压较好的模拟了同步发电机的外特性,且相电压的畸变率仅为0.2%,同时输出频率不随负荷的变化发生偏移,可稳定在49.98Hz,验证了文章理论分析的正确性和可行性。

基于反馈阻抗的微电网下垂控制策略

低压微电网逆变器的等效输出阻抗受线路参数影响会呈现出阻性,而传统下垂控制是基于感性阻抗为前提,直接用于低压微电网逆变器控制达不到频率和电压的控制要求。在分析了传统下垂控制法和逆变器等效输出阻抗对系统影响的基础上,提出了引入反馈感性阻抗的电压电流双环控制。反馈感性阻抗的引入使逆变器等效输出阻抗为感性,可以正确体现P-f、Q-V动态下垂控制特性,并且在并/离网运行模式变化时不用切换控制策略。通过在PSCAD中建立风光储微电网仿真模型,分析了并/离网和负荷突变的仿真结果,验证了控制策略的有效性和正确性。

一种单相并网逆变器的控制策略的研究

单相并网逆变器的控制部分是逆变器设计的重点,传统的PI控制算法下的并网电流与电压存在相位差,在电流较小时相位差比较严重,导致逆变器输出功率因数较低等问题。对单相并网逆变器进行了仿真,提出了基于电压电流双环控制的控制方法,并对其进行仿真验证.实验结果表明,电压电流双环控制的控制方法在一定程度上控制输出电压波形,有效的改善并网电流波形,控制精度较好,可以提高逆变器的输出电能质量,同时可保证逆变器输出电流与电网电压同频同相。

微网中多逆变器并联系统下垂控制策略研究

在低压微网多逆变器并联系统中,由于输出线路阻抗比相对较高,若线路阻抗与逆变器等效输出阻抗之和成阻性,则无法使用传统的应用于高压系统中的下垂控制方法,针对这一问题,分析研究了下垂控制方法以及逆变器输出阻抗对系统性能的影响,提出在电感电流处引入虚拟阻抗的方法,使其等效输出阻抗为感性,设计出了适合低压微电网多逆变器并联系统的电压电流双环下垂控制器.最后建立了微网的仿真模型,进行了微网多逆变器并联系统的负荷波动及分布式电源的离并网情况下的微网运行特性仿真分析,结果证明了上述控制方法及控制器的可行性和有效性.

基于下垂策略的风光储低压微电网优化控制

微电网有两种典型的运行方式,在不同的运行方式下,要根据微源类型的差异采用不同的控制策略。而针对微电网在低压下线路呈阻性的特性,在分析了传统下垂控制法和逆变器等效输出阻抗对系统影响的基础上,提出在逆变器输出电流处引入反馈感性阻抗的方法,使其等效输出阻抗为感性,此时,蓄电池这种可控微源采用P-f、Q-V下垂控制,通过其动态调整特性,在离网时提供稳定的电压和频率,在并网时维持系统功率平衡,不需要进行控制模式的切换。最后,运用PSCAD仿真软件,搭建了风、光、储及控制策略的模型,分析了并/离网和负荷突变的仿真结果 ,验证了所提出的控制策略的有效性和可行性。

基于STM32F051控制的太阳能并网发电系统设计

设计了一种1kW太阳能并网发电系统,主要包括前级DC/DC升压模块和DC/AC逆变模块,整个控制的核心芯片采用ARM系列的STM32F051。前级DC/DC升压模块,主要利用全桥LLC谐振电路实现了前级电压的泵升,为后级提供了稳定的电压;后级DC/AC逆变模块,主要利用单相电压型逆变电路,其逆变控制系统采用SPWM电压电流双环控制,使并网电流与电网电压同频同相。在MATLAB/Simulink仿真环境下对全桥LLC谐振电路和单相全桥逆变电路进行仿真,得到了谐振网络两端电压、谐振电流以及电网电压、并网电流的仿真结果,为今后太阳能并网发电系统的改进和优化提供了依据。

基于DSP控制的电动汽车直流充电桩的研制

本文以前级三相两电平整流电路和后级双向DC/DC电路构成的两级拓扑结构作为研究对象,首先分析了充电桩的电路拓扑的工作原理及其控制方法,介绍了一种基于电压电流双环控制方式,采用空间矢量脉宽调制的技术。搭建了基于数字信号处理器DSP的实验平台,最后对所提出的拓扑结构的控制和调制方法进行了仿真和实验研究,通过实验验证了仿真结果和理论分析的正确性。

变频开关电源Fuzzy-PID控制器的设计

针对感应式变频开关电源在对金属材料进行热处理过程中,负载的等效参数和谐振频率发生变化,而变频电源的输出频率不能及时调整和跟踪的问题,结合PID和Fuzzy控制技术的优点,设计Fuzzy-PID控制器对变频电源进行控制,在大偏差时用Fuzzy控制,在小偏差时用PID调节。Fuzzy-PID控制器以单片机8098为核心,采用SPWM专用芯片SA4828,实现变频开关电源的电压、电流双闭环控制,使变频电源不仅具有较快的动态响应、更小的超调,并且具有较高的稳态精度和频率跟踪控制特性。

基于标准特征多项式的变电站光储直柔系统双向AC/DC变换器控制策略

为增强变电站光储直柔系统的可靠性,针对其在并网过程中会对变电站电能质量造成不良影响,以及现有设计方法难于工程化问题提出了一种面向工程化的基于标准特征多项式配置方法(SCP)的双向AC/DC变换器控制策略。通过建立变电站光储直柔(PEDF)系统变换器的数学模型,并分析控制器参数对变换器在不同运行模式下的电能质量的影响,然后采用SCP方法来配置闭环系统特征值,分析该方法对抑制并网电流谐波、改善AC/DC变换器并网电能质量的作用,最后对此进行仿真分析并和传统PI控制器效果进行比较,结果表明:所提策略降低了AC/DC变换器在谐波畸变率和并网电流不对称度,系统设计简便,且具有很好地鲁棒性,适合工程实践。

基于数字控制的三相逆变器的研制

通常对于大功率的负载,常用三相逆变器[1]。本文将研制一台基于电压外环、电容电流内环双环控制的三相SVPWM逆变器,建立三相逆变器在dq坐标下的数学模型,通过对模型的分析,建立电压电流控制器,电压外环实现输出电压的稳定,电流内环实现dq部分解耦和负载限流保护。通过仿真来验证控制方法的正确性。