双PWM控制交流励磁电源直流链电压的稳定控制策略

双脉宽调制(PWM)控制的交—直—交电压型变频器适于用做交流励磁发电机的励磁电源,但交流励磁发电机运行状态的改变会引起双PWM交—直—交变频器直流链电压的波动,不利于整个发电系统的稳定运行。文中结合交流励磁发电机的运行特点,深入分析了直流链电压波动的原因,提出了基于转子侧变换器瞬时功率反馈控制的双PWM控制策略。实验结果验证了所提出的改进控制策略的正确性,该方法可有效维持发电机运行状态突变时直流链电压的稳定,大大增强了发电机系统的动态响应能力和稳定性。

增强型Z源逆变器的直流链电压直接控制策略

增强型Z源逆变器与传统Z源逆变器相比不仅具有很强的升压能力,而且很大程度减小Z源网络电容、开关器件电压应力。但Z源逆变器现有控制策略是通过测量电容电压构建闭环间接控制直流链峰值电压,而Z源网络电容电压并不能准确反映直流链电压的动态特性。为了提高增强型Z源逆变器的直流链电压动态响应速度和控制精度,借助于数学建模,提出一种直流链电压直接控制的闭环控制策略,通过直接测量直流链峰值电压来提高系统的控制精度,采用电感内环、直流链峰值电压外环的双闭环控制提高了系统的动态响应速度,有效地抑制非最小相位特性对系统地影响。仿真和实验结果证明控制器对输入和负载扰动具有很好抑制能力。

Z源逆变器直流链电压滑模控制研究

提出一种Z源逆变器直流链电压的滑模控制方法。首先指出直通占空比至Z源网络电容电压和直通占空比至直流链电压的传递函数均含有右半平面零点,但基于控制电容电压的间接控制比控制直流链电压峰值的直接控制更为优越;在此基础上,设计了以电感电流误差、电容电压误差和电容电压误差的积分为状态变量的直流链电压滑模控制器,推导了控制律和使系统满足存在条件和稳定条件的滑模系数范围。所设计的滑模控制器比PI控制器具有更快的动态响应,而且工作状态在较大范围变化时可保证系统稳定,鲁棒性强。通过仿真和实验证明了直流链电压滑模控制器的有效性。

两级三相并网逆变器直流链电压间接控制策略

提出一种可应用于新能源并网发电的两级三相并网逆变器直流链电压间接控制方法,即无直流链电压互感器的控制方法。该方法区别于传统的基于电压互感器直接测量并跟踪控制的方式,利用直流链电压与正弦脉宽调制(SPWM)信号幅值的对应关系,引入直流链电压间接调节参数,从而影响并间接控制直流链电压,不需要对直流链电压值进行直接检测。这种控制方法在不降低逆变器整体性能的基础上,取消了直流链电压互感器,减少了电磁干扰对采样系统的影响,不仅提高了系统的可靠性,而且降低了成本。基于MATLAB下的系统模型仿真证明了所述控制方法的正确性与可行性。

开关电感型Z源三电平逆变器直流链电压控制研究

开关电感型Z源三电平中点钳位式逆变器在高压大功率场合有着广阔的应用前景,它输出的交流电压质量取决于直流链电压,因此有必要对直流链电压采取闭环控制。利用状态空间法和小信号扰动法推导了直通占空比至Z源网络电容电压的传递函数,其零极点分布表明,该传递函数具有非最小相位特性。设计了以电容电压误差、电容电压误差的积分、电感电流误差为状态变量的滑模控制器,通过控制Z源阻抗网络电容电压间接控制直流链电压,推导出滑模控制率,并设计了满足存在性和稳定性条件的滑模系数。仿真结果表明,设计的滑模控制器使直流链电压具有优良的动静态性能。

改进ADRC的增强型双向Z源逆变器直流链电压控制

提出一种改进型自抗扰控制技术(ADRC)用以控制增强型双向Z源逆变器直流链电压。首先介绍了增强型双向Z源逆变器的基本工作原理,并通过对增强型双向Z源逆变器进行小信号建模指出直通占空比至Z源网络电容电压的传递函数含有右半平面零点,存在非最小相位特性。为消除非最小相位特性,选取了过渡过程短,无超调,不依赖于数学模型的自抗扰控制器,通过控制电容电压间接控制直流链电压;并在自抗扰控制器常用的非线性函数fal函数的基础上,以避免高频震颤现象和加快大误差条件下系统增益减小速率为目提出了改进的lfal函数。通过仿真结果证明了改进ADRC在增强型双向Z源逆变器直流链电压控制上的有效性,并具有更强的鲁棒性。

准Z源逆变器直流链电压跌落的判断和抑制方法

准Z源逆变器是一种允许桥臂直通的特殊升压变换器,在新能源电动汽车、光伏和风电等分布式发电系统中具有广泛应用前景。准Z源逆变器直流链电压泵升时存在一个潜在问题,若直流侧电感储能不足会使二极管电流断续,从而导致直流链电压发生跌落,严重降低了准Z源逆变器的输出性能和安全可靠性。针对该问题,首先,该文定义电压跌落深度的概念来计算和衡量直流链电压升高和降低的幅值。然后,在综合分析造成二极管电流断续因素的基础上,提出直流链电压跌落判断方法,可根据当前系统参数和状态预判直流链电压是否发生跌落。最后,为了防止准Z源逆变器出现非正常状态,基于系统协调控制的思想提出了直流链电压跌落抑制方法。结果表明,所提出的方法能够准确预测直流链电压跌落的条件,并能够有效防止直流链电压跌落。

电网逆变器直流链电压稳定性控制研究

针对Z源逆变器存在非最小相位现象,使得在输入出现扰动时Z源电容电压以及直流链电压会跟随出现超调和振荡的问题,提出了构建滑模控制器来控制逆变器直流链电压的方法。首先,分析了Z源逆变器的工作原理。然后,设计了以电容电压误差的积分、电容电压误差以及电感电流为状态变量的直流链电压滑模控制器,并且推导了其等效控制率,分析了滑模面的存在可达性问题。最后,对传统PI控制和滑模控制的仿真和实验结果进行对比分析,结果表明,所构建的滑模控制器相对于传统PI控制器,动态响应快,稳定性高,抗干扰能力强。

准Z源光伏逆变直流链电压积分滑模控制仿真

针对光伏电池输入输出具有强非线性的特点,在输出负载扰动下设计了一种应用于准Z源光伏逆变器直流链控制的带电流积分滑模(ISM)控制器。在准Z源变换器连续导电模式(CCM)下,以电感电流误差、电容电压误差以及它们误差的积分为状态变量建立状态方程,实现负载扰动下的直流链稳压控制。在设计推导了滑模控制律、存在条件及稳定条件,并进行了滑模控制器在光伏电池作为直流源的准Z源逆变器中应用的仿真,结果验证了上述控制器的有效性和鲁棒性。

开关电感型Z源三电平逆变器直流链电压间接控制

为了研究开关电感型Z源三电平逆变器的内在特性以及直流链电压的控制策略.文章分析了此逆变器3种不同工作状态,采用小信号建模方法对该逆变器直流侧建模.由于直通零电压的存在,直流链电压为一系列高频方波信号,不易检测,而Z源网络电容电压为非脉动量与直流链电压又有一种线性关系,因此通过控制电容电压来间接控制直流链电压比直接控制直流链电压更简单易行.在详细分析系统小信号模型的基础上,设计了PI控制器,通过控制Z源网络电容电压间接控制直流链电压.仿真结果验证了小信号模型的正确性及控制器的有效性.

Z源逆变器直流链电压的控制方法

针对Z源逆变器的Z源网络电容电压采用闭环控制,从而稳定Z源逆变器直流链电压。控制器能够实时检测电容电压,与给定值比较后给出控制量控制逆变器从而使电容电压稳定在给定值。同时电容电压检测电路仅为一个简单的分压电路,无需额外二阶检测电路,所需控制算法简单,电容电压和直流链电压在电源电压波动时较为稳定,提高了系统抵抗输入波动的能力。

永磁直驱风电系统低压穿越能力及直流链电压稳定性研究

提出了一种既提高风机低压穿越能力又维持直流链电压稳定的方法。包括网侧变流器根据电网电压的变化量决定输出无功电流的大小,且在直流侧增加由多个电阻并联而成的卸荷电阻来提高低压穿越能力;在直流电压控制环附加电流补偿因子用于维持直流链电压稳定。仿真结果表明采用提出的控制策略的永磁直驱风机低压穿越能力较强,且能较好地维持直流链电压稳定。

一种新颖的Z源逆变器直流链峰值电压控制策略

提出了一种适合于Z源逆变器的直流链峰值电压直接检测与控制方法。Z源逆变器中逆变桥等效输入电压为其直流链峰值电压,控制直流链峰值电压恒定有利于减小功率器件的电压应力,同时给逆变级提供一个相对稳定的工作状态以及简化逆变侧的设计。在分析Z源逆变器直流链电压特性的基础上,给出了直流链峰值电压的直接检测方法,具有实现方案简单、成本低,不存在现有直流链峰值检测方法中的延时以及算法复杂等缺点。通过对检测得到的直流链峰值电压进行控制,在不同的输入电压与负载条件下都能实现直流链峰值电压的恒定。交流输出电压采用了峰值电压控制策略,通过采样输出电压,能实时计算得到输出电压峰值,通过控制峰值电压的恒定能够实现输出电压的稳定。基于所提出的直流链峰值电压与输出电压峰值控制策略,能够同时实现直流链峰值电压和输出电压的稳定,稳态与动态性能良好。实验结果证实了该控制策略的有效性。

级联式电力电子变压器协调控制策略

电力电子变压器（power electronic transformer,PET）广泛采用级联H桥（cascaded H-bridge,CHB）整流器与隔离双向DC/DC变换器（isolated bidirectional DC/DC converter,IBDC）两级级联结构。直流链电容作为能量缓冲环节,当两侧变换器动态响应差异较大时,易使直流链电容功率不平衡,导致直流链电压动态波动增大和系统稳定性的降低。对此,该文提出将输出电压控制与直流链电压控制的任务分派至CHB级和IBDC级共同承担的协调控制策略。基于频域法对负载扰动下的直流链电压波动响应进行建模分析,以及对闭环稳定性进行分析,并与传统独立控制策略进行对比,论证协调控制方法的优越性。此外,为确保子模块直流链电压均衡,在IBDC级设计均衡控制器,与协调控制策略合并,得到结构紧凑的PET整体控制策略。仿真及实验结果验证了所提控制方法的正确性和有效性。

用于电池储能系统的级联式电力电子变压器均衡及协调控制

针对用于电池储能系统的级联式电力电子变压器,提出基于混合脉宽多电平调制的电池均衡及协调控制策略。级联H桥采用混合脉宽调制可实现子模块功率双向独立调节,该策略利用这一特性对各电池单元进行差异化充放电及荷电状态均衡控制,同时保证系统总功率指令要求及网侧低谐波。为抑制混合脉宽调制时各H桥开关函数非线性时变及网侧功率指令变化引起的直流链电压波动,将整流级开关函数及功率指令作为前馈,提出了隔离双向DC/DC变换器的直流链电压协调控制方法。仿真和实验结果表明,所提控制策略可实现电池荷电状态曲线快速收敛及均衡、双向功率高性能控制以及直流链电压纹波有效抑制。

一种新型的风力发电全功率变流器

提出了一种新型的风力发电全功率变流器,由电机侧自耦调压整流器(ATRU)和网侧Z源逆变器(ZSI)组成,具有结构简单、可靠性高、转换效率高等优点,为风力发电系统提供了一种可选的解决方案。文中首先简要地介绍了ATRU和ZSI的基本工作原理,对ATRU在变速风电机组中应用的可行性展开了推导分析,提出了相关设计要求。随后,针对网侧ZSI,详细地分析了其输入电压和直流链电压之间的内在关系,揭示了发电机和逆变器之间的参数匹配要求。设计了一种系统控制策略,实现了机组的最大功率跟踪,并提出了一种基于输入电压前馈的逆变器直流链电压控制方法,保证机组在各种风况下直流链电压的恒定。最后,设计了一套仿真实例,结果验证了新型全功率变换器及其控制策略的可行性和正确性,为下一步工程实现奠定了理论基础。

储能用宽范围输入改进型串联Z源逆变器

针对储能用逆变器提出一种带有旁路开关的改进型串联Z源拓扑,在电池电压较高时将Z源网络切除,保留原串联Z源逆变器优势的同时,其降压模式工作特性与传统电压源逆变器相同,Z源网络不产生损耗,且可实现能量双向流动。首先对改进型串联Z源逆变器的工作模态进行了分析,推导了输入输出电压关系,并给出了Z源网络参数设计原则。然后给出了一种输入电压前馈、电容电压反馈的直流链电压控制策略,最后通过仿真与实验证实了拓扑与控制策略的有效性。

改进型准Z源三电平逆变器建模分析

针对传统Z源逆变器(Z-source inverter, ZSI)电容电压应力大和升压能力不足等缺陷,提出了一种改进型准Z源逆变器(quasi ZSI, QZSI)拓扑结构。首先,对改进型Z源三电平逆变器的稳态工作原理进行深入分析,得到直流链输出电压和电容电压表达式,并与传统Z源三电平逆变器进行对比。理论推导出改进型Z源网络的无源参数,结合改进简单升压控制策略,说明改进型Z源逆变器整体升压能力。最后,通过在Matlab软件仿真和硬件平台上实验结果验证了改进型Z源逆变器具有良好的升压能力,降低电容电压应力以及抑制启动冲击效果。相比于传统的Z源逆变器,提出的改进型Z源逆变器具有电容电压的应力更小、输出电压的升压更高、电感电流的冲击更小等优点。