一种双向隔离DC-DC变换器二次纹波电压抑制方法

针对双向隔离DC-DC变换器二次纹波电压抑制问题,提出一种基于该变换器大信号数学模型的反馈线性化二次纹波扰动前馈的移相控制方法。该方法以双向隔离DC-DC变换器大信号状态空间平均方程数学模型为基础,采用反馈线性化方法结合输出扰动量前馈移相控制,将非线性控制转换为线性控制,实现耦合控制变量的解耦,并推导出该方法下的控制规则。对控制规则进行详细推导,并根据控制规则设计基于可编程逻辑器件的控制核心。最后,通过小功率单相三电平二极管钳位AC-DC-DC变换器实验系统,验证了所提控制方法比传统PI控制和电压前馈控制具有更好的二次纹波电压抑制能力。

单相统一电能质量调节器二次纹波补偿及抑制策略

在单相半桥非隔离统一电能质量调节器(UPQC)中,交、直流间瞬时功率不平衡导致直流侧出现二次电压纹波,影响电能质量的补偿效果。该文分别在UPQC并网、离网两种模式下提出二次纹波的补偿及抑制策略。首先,分析UPQC在并网运行条件下直流二次纹波的产生机理及其对电能质量补偿的影响,并提出分别在并、串联侧变换器加入陷波器及特征次谐波控制,以降低网侧电流及串联侧电压谐波。其次,在UPQC离网运行时,为有效抑制直流电压二次纹波,提出一种利用UPQC闲置的串联侧变换器与复用的直流分裂电容构建半桥有源功率解耦电路的方法,控制难度低且无需额外增加解耦电路元件。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的可行性。在并网模式中,所提策略减少了74%的电流谐波及42%的电压谐波;在离网模式中,所提策略减少了66.7%直流电压二次纹波。同时,该文所提出的二次纹波的补偿及抑制策略,可优化直流电容参数设计,并进一步减小UPQC体积。

交直流混合微电网中直流母线电压纹波抑制方法

在交直流混合微电网中,若汇入直流母线中的功率瞬时值中含有纹波分量(如三相不平衡交流负荷、交直流微电网互联功率存在不平衡有功功率分量等),均会导致直流母线电压出现纹波分量,严重时会影响系统供电电能质量和可靠性。为此,提出基于直流有源滤波器(DC active power filter,DC-APF)的直流母线电压纹波抑制方法,主要由直流电压纹波抑制、直流有源滤波器输入端电容电压控制以及电流闭环控制3部分构成。阻抗分析方法表明所采用的控制参数设计方法能保证拟抑制纹波频率处直流有源电力滤波器输出阻抗远小于直流微电网中其余单元的输出阻抗,从而能消除或减小直流纹波电压。此外,基于所提方法,还可实现多直流有源滤波器即插即用与并联运行。最后在Matlab/Simulink中搭建了含直流型分布式电源、交直流双向DC-AC变流器、直流负荷以及两台直流有源电力滤波器的交直流混合微电网仿真模型,建立了相应的实验平台,数字仿真和实验结果均验证了所提方法的有效性。

基于纹波转移MMC子模块电容电压脉动抑制研究

模块化多电平变换器(MMC)是一种具有广阔应用前景的多电平拓扑。论文首先推导了MMC桥臂功率的数学模型,然后提出了一种适用于MMC子模块的有源功率解耦方案,并设计了适当的控制策略来抑制子模块的纹波功率。最后设计了一台额定功率为400W的实验样机,通过实验验证了该方案的可行性。

基于特征次谐波补偿的单相统一电能质量调节器并联变换器控制策略

单相统一电能质量调节器(UPQC)并联侧和串联侧变换器之间存在脉动的功率差,脉动的功率在直流电容上产生低频电压纹波并影响变换器的补偿效果。该文分析单相UPQC中并联侧变换器直流母线低频纹波产生的原因以及对补偿效果的影响。为了抑制对补偿电流的影响,在电压外环加入陷波器减少电压纹波产生谐波参考电流,在电流内环引入网侧电流特征次谐波补偿,进一步抑制电压纹波对调制信号的影响。仿真和实验验证了对低频纹波分析的正确性,以及所提控制策略抑制直流纹波影响的可行性和有效性。

一种基于改进模块化多电平换流器的中压风电系统及其控制方法

模块化多电平换流器(MMC)的电容电压低频纹波问题限制了其在直驱永磁风力发电等低频工作场合的应用。针对此问题,提出一种基于改进MMC的中压风电系统拓扑结构及其控制方法,与传统的基于"高频共模电压+高频电流注入"的低频纹波抑制方案相比,所提方案不会带来共模电压影响问题。首先阐述系统的总体结构特点以及专用高频能量通道在系统中的作用及其设计原则,然后深入分析通过高频电流抑制MMC电容电压低频纹波的工作机理,接着介绍系统的控制方案及详细控制方法,最后在Matlab/Simulink平台上建立5MW/10k V中压风力发电系统进行仿真研究,并搭建2k W实验平台进行实验验证。仿真和实验结果证明了所提方案的正确性和有效性。

模块化多电平谐振变换器多自由度调压控制及子模块电容均压方法

模块化多电平谐振变换器(MMRC)因具备模块化多电平拓扑和谐振电路的共同优点而在中压领域得到广泛研究,但在宽范围输入下的配用电场合,针对该拓扑的高效调控方法仍缺少相关深入探究。为此,该文提出一种适用于中压宽范围输入的模块化多电平谐振变换器多自由度调压控制方法。首先,分析开关频率和调制比应用于电压增益调节的效果和特点。接着,结合调频和调制比两种控制自由度提出多自由度组合的宽范围调压方法,并且揭示变调制比控制引发的子模块电容电压波动大的问题,针对性地提出一种监督式电容均压算法以降低纹波。最后,基于输入电压8~16kV、输出功率60kW的实验样机验证所提调控方法的有效性,并实现了全输入电压范围满载效率大于96%,子模块电容电压纹波幅值降低60%。