电压型PWM逆变器输出误差分析及其补偿

由于死区时间和电力电子器件IGBT非理想特性的影响 ,PWM逆变器存在输出误差 ,使得众多的调速方案在低速运行时性能不佳或无法实现调速。本文详细分析死区时间和IGBT非理想特性对输出电压的影响 ,提出测量IGBT非理想特性方法和输出误差补偿法 ,并通过实验验证了误差补偿法的有效性。

带有死区时间补偿及电容电压平衡功能的二极管钳位型三电平逆变器数字调制方法

针对二极管钳位型三电平逆变器存在的电容电压平衡问题和死区时间导致的输出波形失真问题,该文在分析死区时间对输出波形失真及电容电压平衡影响的基础上,提出一种可用于高频逆变器的数字调制方法及具体实现形式,分析量化与采样环节、数字隔离器件传输延时及采样时钟对所提方法的影响,并给出开关时钟分频倍数的设计准则。该方法独立于闭环控制系统其他环节,无需电流采样,实现容易且易于集成在数字控制器中;无需控制环路运算,可适用于更高开关频率和输出频率。仿真和实验表明,所提方法在不同开关频率、不同死区时间和不同负载类型下均能有效地降低死区时间导致的输出波形失真现象,且能够很好地解决电容电压平衡问题。此外,所提方法在开关频率高达400 kHz的情况下仍具有良好的效果。

光伏并网逆变器输出电压直流分量的瞬时补偿策略

光伏并网逆变器输出电压中的直流分量会给逆变器、电网以及负载带来危害,为此,提出了一种基于重复控制思想的光伏并网逆变器输出电压直流分量的瞬时补偿策略。分析了光伏并网逆变器输出电压直流分量的产生原因。引入重复控制思想,以载波周期为单位检测光伏并网逆变器输出电压直流分量,并将每个载波周期检测得到的输出电压直流分量结果之和作为反馈与输出电压PI控制环一起调整正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)占空比,实现对光伏并网逆变器输出电压直流分量的补偿。实验结果验证了该策略的可行性。

基于两相电流差检测的逆变器输出电压补偿新方法

为了提高交流电动机变频调速系统的运行性能,提出了一种新的三相电流极性检测方法,用于对死区和开关器件非理想特性引起的逆变器输出电压误差进行补偿。该方法通过检测A、B两相电流差的过零点,对三相电流过零点进行预测;再根据A、B两相电流差过零时A相电流的极性,得到任意时刻的三相电流极性。这种方法的优点是避开了零电流钳位现象,且不受奇次谐波的影响。根据得到的电流极性对死区和IGBT非理想特性引起的电压误差进行补偿,此方法在异步电动机间接转矩控制系统上进行了实验验证。系统中通过计算误差电压等效时间对三相参考电压占空比进行前馈补偿,文中给出了补偿前后的实验结果对比,实验结果表明,补偿后的性能有了明显提高。

UPS电源逆变器输出电压误差与旁路控制

介绍不间断电源(UPS)逆变器的基本原理、系统构成及特点,分析一种用于UPS中单相电源逆变器的新的控制策略———引入电压反馈误差代替传统的输出电容电流反馈.该控制方法除了具有闭环反馈控制方法的特点外,还具有输出波形质量好、动态响应速度快、没有任何误操作和拒动作的优点.实验结果表明该控制策略的有效性.

基于锁相环相位补偿的光伏逆变器低电压穿越快速无功控制

在低电压穿越故障恢复阶段,针对弱网下光伏并网系统无功回撤速度慢易导致暂态过电压的问题,提出了基于锁相环相位补偿的光伏逆变器低电压穿越快速无功改进控制策略。首先从相位跳变、锁相环动态、电网强度几个方面分析了常规光伏逆变器无功回撤速度不足的原因。然后根据光伏逆变器出口内电势与锁相环相角关系的机理分析,提出了基于相位补偿的锁相环改进控制策略。从无功控制需求出发推导了补偿相位的确定方法,并建立光伏并网系统单机电磁暂态仿真模型,验证了所提出的改进控制策略在三相对称、不对称、线路切除等故障场景下的有效性。最后基于RT-Lab搭建光伏发电并网系统半实物仿真平台,进一步验证了改进控制策略的有效性。该控制策略使光伏逆变器获得了更快的无功回撤能力,可有效抑制低电压故障恢复阶段的暂态过电压问题。

基于误差电压精确计算的表贴式永磁同步电机逆变器非线性补偿方法

根据电流反馈确定误差电压的逆变器非线性补偿被广泛用于永磁同步电机驱动系统,其整定过程得到的误差电压包含两相逆变器非线性因素。为获得各相误差电压,传统方法假设不同电流下任意相误差电压数值相等,然而该假设在小电流时并不成立,导致补偿效果欠佳。为此,该文提出一种基于迭代线性插值的误差电压精确计算方法,综合考虑死区时间、功率器件开通/关断延时、寄生电容和开关管压降等多种非线性因素影响,得到相误差电压与相电流幅值的准确映射关系。针对由零电流钳位导致的电流过零附近误差电压判断不准问题,提出基于相电流指令的误差电压判断方法,进一步提升补偿效果。实验结果表明,与现有逆变器非线性补偿方法比较,所提方案具有更优的暂、稳态补偿效果和电流谐波抑制能力。

并联逆变器输出阻抗分析及电压控制策略

在分析低电压微电网中并联逆变器的基础上,通过引入虚拟复阻抗,提出了一种基于虚拟复阻抗的电压控制策略,使逆变器输出阻抗在工频条件下呈纯阻性,进而改善多逆变器并联均流控制效果。通过对比分析输出阻抗的幅频特性,深入探讨了不同控制参数对逆变器输出阻抗的影响,并选取了合适的控制参数,给出了相应的下垂控制方法。最后,搭建了仿真模型和实验平台。仿真和实验结果验证了所提的控制策略的正确性和有效性。

三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器

提出一种三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器。该补偿器主电路由具有独立直流侧电容的三相电压源型逆变器通过单相耦合变压器级联而成,耦合变压器的容量为补偿器容量的1/3,具有逆变器中开关器件的开关应力小、直流侧电容电压波动小、补偿电流的波形品质好等优点。采用移相脉宽调制技术可以在不改变输出电压品质的情况下降低逆变器的开关频率,将输出电压的谐波主频带推至3倍开关频率附近,采用d-q解耦控制可提高补偿器的响应速度。考虑到补偿器中各逆变器可能存在参数不一致的问题,对各逆变器的直流侧进行电压平衡控制,仿真实验证明了该补偿器及其控制方法的正确性和有效性。

电压型逆变器非线性的分析及补偿

为提高异步电机无速度传感器控制系统中磁链估算的精度,本文分析了死区时间和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)非理想特性对电压型逆变器输出误差的影响,得出在母线电压不变的情况下,IGBT关断过程中,输出电压上升下降时间与电流值成反比的结论。结合实验数据,讨论了占空比、开关频率、相电流与误差电压的关系。在此基础上,本文提出了一种新颖的逆变器非线性补偿方法,电流较小时,该方法补偿的误差电压随电流值变化明显。实验证明该补偿方法能够很好地抑制因逆变器误差电压产生的扰动,准确估算电机转子磁链的幅值和相位。

具有电压补偿的四开关并网逆变器等效SVPWM控制方法

针对三相四开关并网逆变器因直流母线中点偏移引起的逆变器输出不平衡问题,采用逆变器输出等效电路分析的方法,指出电源阻抗差异是造成四开关逆变器三相输出不平衡的内在原因。在对比分析SVPWM与三角波调制方法基础上,依据矢量合成等效原理,提出可等效SVPWM的改进三角波调制方法。给出了具有直流中点偏移电压补偿的参考值生成策略。仿真结果表明,该方法实现简单,既可有效抑制因直流中点电压偏移引起的三相四开关输出不平衡问题,又能抑制因参数差异引起的输出不均衡问题。

一种新颖的电压源逆变器自适应死区补偿策略

为解决空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)电压源逆变器低频和轻载时死区效应导致相电压和相电流畸变、零电流钳位效应等问题,分析死区效应和零电流钳位效应,提出一种新颖的自适应死区补偿策略。该策略无需电流极性检测,在同步旋转坐标系下,通过PI控制器调节扰动观测器观测出的q轴扰动电压,获得死区补偿时间;然后在传统SVPWM基础上,在每个脉宽调制周期内,根据两个非零空间电压矢量作用时间之比分配该死区补偿时间;最后用分配的补偿时间对这两个矢量作用时间分别进行补偿。实验结果表明,所提方法能明显地抑制电流低频谐波,有效地削弱零电流钳位现象,提高系统低速运行性能。

一种新颖的空间电压矢量调制逆变器的死区补偿方法

介绍了用于三相逆变器的空间矢量调制 (Space vector pulse width modulation,SVPWM)的基本原理。为防止逆变器的桥臂发生“直通”,必须设置“死区”时间。在分析死区效应对空间电压矢量调制输出电压影响的基础上 ,提出死区电压矢量的概念 ,给出死区电压矢量的求取方法。在一个控制周期中 ,可以预先求出几个死区电压矢量的合成作用矢量 ,对参考空间电压矢量进行校正 ,达到消除死区效应的目的。该方法简单 ,不需附加硬件 ,只需要对原控制软件修改即可实现。实验结果表明 。

基于电压型逆变器的串联型电能质量补偿器与电力系统相互作用的研究

建立了基于电压型逆变器的串联型电能质量补偿器与系统相互作用的模型 ;在此模型的基础上 ,研究了系统和补偿器之间的相互影响 ,得出了结论 ;并用Matlab和Pspice进行了仿真验证。所得结论可为串联型补偿器参数确定提供理论依据。结论也适用于包含串联部分的统一电能质量调节器。

负序电压前馈补偿的三相光伏逆变器不平衡单周控制策略

鉴于电网不对称故障时有发生,提出一种基于负序电压前馈补偿的三相光伏并网逆变器不平衡单周控制策略,并设计了三相PWM逆变器不平衡单周控制系统。该控制策略对并网电流反馈量进行电网负序电压前馈补偿,可实现脉宽调制逆变器恒功率控制,大大简化了控制器的参数整定,且无需计算并网电流正、负序分量。实验结果表明,该控制策略仅使用一个传统PI控制器即可从根本上抑制电网电压不平衡时逆变器直流侧电压2次谐波和并网电流畸变,同时获得了较理想的静态特性和动态特性。

电压型逆变器分段死区补偿调制策略

针对电压源型逆变器中死区效应引起的电流谐波畸变问题,提出了一种分段混合式PWM死区抑制策略。一方面在电机定子电流的非过零区域根据电流方向仅动作一个桥臂,实现了死区消除,并针对由器件导通压降与开关延时产生的电压误差进行了修正;另一方面在过零区域采用脉冲等效时间补偿法抑制零电流钳位效应产生的非线性误差。此外在整个区域补偿开关管的开通关断延时及器件的导通压降造成的非线性误差。为了最大限度增加死区消除时间的占比,设计了上述两种调制策略之间的最优切换方法。仿真和实验结果表明,死区分段消除与补偿混合调制策略能够显著减小定子电流的谐波畸变率,并有效抑制死区效应对系统的影响,证明了该方法的有效性和实用性。

基于电压源型逆变器的动态电能质量补偿器

介绍了 3种基于电压源型逆变器的用于配电系统的新型动态电能质量补偿器———有源滤波器、动态电压恢复器和统一电能质量控制器 ,与传统的晶闸管控制的投切电容器和 /或电抗器等调节手段相比 ,具有响应速度快、调节连续、功能多样、体积小等诸多优点 ,能有效补偿电压跌落、闪变等动态电能质量问题。对电压源型逆变器的工作机理作了较详细的论述 ,与电流型逆变器相比 ,不存在换流不成功而导致高电压的危险 ,具有可靠性高、控制灵活等优点。

具有建模误差补偿的三相逆变器模型预测控制算法

对于三相逆变器模型预测控制系统,传统的有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)算法未考虑建模误差对系统控制的影响,导致所选择的最优控制量在实施控制时已失去最优性。对此设计了一种具有建模误差补偿的三相逆变器有限控制集模型预测控制(FCS-MPCMEC)算法,该算法以前一时刻三相逆变器的建模误差补偿当前时刻三相逆变器预测模型的输出,从而实现对三相逆变器预测模型建模误差的在线补偿。通过对比实验分析了基于FCS-MPC算法及FCS-MPCMEC算法的三相逆变器在空载、带阻感性负载、带非线性负载及负载投入等工况下的控制性能。实验结果表明:在上述所有工况下,FCS-MPCMEC算法对三相逆变器的控制效果均优于传统FCS-MPC算法。

基于级联式电压源逆变器的静止同步补偿器直流电压控制策略

提出了一种基于级联式逆变器的静止同步补偿器直流电容电压控制策略。利用开关函数概念设计电压控制器,克服了非线性物理开关造成的仿真时间过长的问题,同时采用可消除谐波的调制方法将谐波失真控制到最小。仿真实验结果表明:该电压源逆变器的拓扑结构决定了该静止同步补偿器可以在无变压器的情况下运行;采用上述控制策略设计的电压控制器能够在扰动作用下迅速将直流电容电压和负载母线电压调节为稳态值。

电压源逆变器输出电压重构技术研究

电压源逆变器输出电压的准确重构对于交流电机驱动系统的磁链观测、速度估计和参数辨识等应用场合非常重要。对已有的各种重构方法进行了概述,并提出了基于PWM占空比硬件测量和管压降软件补偿的重构技术。应用结果表明该方法具有硬件成本低,容易实现等优点。