高频链三相四桥臂矩阵逆变器及其桥臂控制

为解决不平衡负载工况下三相三桥臂逆变器输出电压不平衡问题,提出一种高频链(HFL)三相四桥臂矩阵逆变器结构及其控制方法。所提结构不仅具有较好的带不平衡负载的能力,而且由于拓扑中高频变压器的存在还可实现逆变器输入侧与输出侧电气隔离,从而保证设备和人员安全。首先介绍了HFL三相四桥臂矩阵逆变器的拓扑结构,进而研究适用于该拓扑的解结耦正弦脉宽调制(SPWM)策略,并基于该策略分析电路工作模态,然后介绍了HFL三相四桥臂逆变器的桥臂控制原理,最后通过实验验证了所提方案的可行性和有效性。

不平衡工况下并联高频链矩阵式三相四桥臂逆变器分序控制

为了改善并联系统在不平衡工况下出现的输出电压不平衡、功率不均分的问题,提出了一种针对三相四桥臂逆变器的分序控制方法;同时,为了削弱三相四桥臂这种带中线的系统固有的共模电压干扰问题,采用了高频链矩阵式三相四桥臂的拓扑结构。由于系统中的零序分量全部流经第四桥臂,故可将第四桥臂与前三桥臂分开进行独立控制;为了实现并联系统各逆变器的容量匹配,提出在前三桥臂上采用两相静止坐标系下无耦合的虚拟阻抗相匹配的下垂控制,而第四桥臂采用独立虚拟电阻控制的方案。与传统方案相比,该方案优化了虚拟阻抗设计结构的同时解除了各坐标轴间的耦合,方便了闭环控制器的设计,同时还能在一定程度上滤除电流噪声,提高输出电压质量。最终可在实现不平衡工况下并联高频链矩阵式三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡的同时按容量分配负载消耗的功率。仿真和实验验证了该方法的可行性和正确性。

并联运行的高频链矩阵式逆变器鲁棒下垂研究

为拓展系统容量,实现逆变器的电气隔离,克服传统逆变器体积大、成本高、噪声大等缺点,对高频链矩阵式逆变器进行并联研究。在研究高频链矩阵式逆变器解结耦SPWM调制策略的基础上,推导出任意并联逆变器之间的环流表达式。针对并联逆变器功率不均分问题采用鲁棒下垂控制,使并联逆变器的功率得到了均分,从而减小并联系统的环流。最后通过实验验证所提理论的可行性和有效性。研究结果可为并联逆变器系统中的环流分析提供理论依据。

BLDCM高频链驱动器的三三换相信号构造及运行

为克服传统非隔离型三相逆变器驱动无刷直流电机(BLDCM)三三导通运行时潜在的桥臂直通短路问题,研究了高频链矩阵式逆变器驱动BLDCM三三导通控制,采用基于方波的解结耦调制实现了矩阵变换器的安全换流。针对三三导通换相信号与霍尔位置信号跳变沿不重合,不能直接通过霍尔位置信号提供换相信号的问题,提出了通过对霍尔位置信号六倍频获得三三导通换相信号的构造方法。分析了高频链矩阵式逆变器在一个扇区内的工作模态,阐述了新型换相信号构造原理,在Matlab/Simulink仿真的基础上进行了实验验证。

HFLMI并联系统改进虚拟阻抗及功率滤波新方法

为改善传统逆变器应用中需要采用工频变压器实现电气隔离和电压匹配,从而导致并联系统体积大、重量沉、效率低、动态响应特性差、及音频噪声大的缺点,以三相高频链矩阵式逆变器(HFLMI)为功率接口,在研究三相高频链矩阵式逆变器HFLMI并联的基础上提出一种新的功率滤波方法,该方法采用二阶广义积分器(SOGI)对坐标变换后的采样电压、电流进行滤波,用滤波后的量进行功率的计算。针对传统虚拟阻抗控制易使并联系统对电流噪声高度敏感的问题,研究基于SOGI的虚拟阻抗控制与改进前级功率滤波相结合的控制方法。仿真和实验验证所提控制方法的可行性和有效性。

一种基于2倍频锁相的锁相环技术及并网应用

基于解结耦思想,建立矩阵式高频链逆变器数学模型。针对不平衡电网,提出2倍频锁相方案,对电网电压正序分量产生的2倍频交流量进行锁相,消除负序分量带来的影响,提高正序分量信息的检测速度和精度。采用电流平衡并网控制方法设计高频链并网逆变器并网控制系统,并采用DFF-PLL和DSOGI-PLL两种锁相方法对比研究。Matlab软件仿真结果表明在不平衡电网情况下,采用2倍频锁相方法和电流平衡控制策略建立矩阵式高频链逆变器并网系统的可行性,同时验证了DFF-PLL在速度和精度方面的优越性。