基于Chen系统多卷波混沌的高频隔离准Z源逆变器传导EMI抑制研究

为了优化高频隔离准Z源逆变器的电磁兼容性,建立该逆变器高频模型,引入混沌调制技术,提出使用Chen系统多卷波混沌与传统脉冲宽度调制(PWM)结合的控制方式,分别采用基础混沌与Chen系统多卷波混沌对该逆变器进行电磁干扰(EMI)抑制,并确定混沌调制系数对该逆变器输出总谐波失真(THD)的影响,最后分别通过saber仿真以及实物仿真验证了理论的正确性。结果表明,采用Chen系统多卷波混沌调制技术可以从噪声源头进行EMI抑制,有效降低高频隔离准Z源逆变器开关频率及其倍频处噪声功率,极大地降低了电磁噪声,进而为该逆变器的电磁兼容性设计提供参考。

准Z源逆变器的模型预测电流误差控制

为降低准Z源逆变器模型预测控制的控制误差,提出一种模型预测电流误差控制方法。首先,在充分分析电压矢量对被控量性能影响的基础上,合理地选择适合各被控量的电压矢量组合方式。然后,利用电流对称控制思想保证电感电流关于其参考指令对称。最后,采用电压矢量抵消原理使输出电流幅值逼近其目标值。实验结果表明,所提方法能够大幅降低电感电流脉动和输出电流谐波含量;证明了所提方法能有效提高准Z源逆变器的控制精度,简化了对权重系数的设计工作。

基于准Z源逆变器的永磁同步电机驱动系统复合滑模控制

针对准Z源高速永磁同步电机驱动系统波动大的问题,文章提出一种电机侧和准Z源侧的复合控制策略,将互补滑模控制作为反馈控制器(基本配置)的特点与作为前馈补偿器(增强配置)的干扰抑制技术相结合。首先,建立准Z源逆变器和电机大信号平均模型。其次,以电感电流误差,电池电流误差以及2个误差的积分作为状态变量设计滑模面。为进一步减小稳态误差和提高响应速度,引入干扰观测器对前馈进行补偿。最后,推导控制律使系统满足存在且稳定的条件。通过仿真验证了所提控制策略的有效性。

准Z源逆变器的低谐波含量梯形调制优化策略

针对准Z源逆变器谐波污染和功率器件电压应力高的问题,提出一种基于梯形波的优化策略。该调制策略通过选取合适的梯形化率,在保证直流电压利用率的同时大幅降低准Z源逆变器输出电流的总谐波畸变率,从而提高电能质量。此外,选取梯形波作为调制波能有效降低准Z源网络中电容及功率器件的电压应力。采用MATLAB/Simulink软件对所提出的调制策略进行仿真分析,以确保其正确性和有效性。最后,通过RT-LAB实验平台对基于梯形波的调制策略进行进一步验证。

准Z源逆变器的建模与设计

相较于传统逆变器,准Z源逆变器结构简单、优势突出,能够以单级结构实现升降压功能,在多领域被广泛应用。然而受元件非线性的影响,准Z源逆变器控制性能依赖精准数学模型的建立和补偿环路的配置。为此,对准Z源逆变器的工作原理进行分析,建立小信号数学模型,进而推导得出状态量的传递函数,最后采用零极点配置补偿方法对控制环路进行设计。经仿真分析,所建准Z源逆变器数学模型准确,设计的控制环路使系统具有较好的稳定性和抗干扰能力。

应用于光伏并网系统准Z源逆变器的滑模控制策略

针对光伏并网系统可能产生的太阳辐照度变化、系统振荡、抗干扰能力和抗谐波能力不理想等问题,提出电容电压外环采用含有状态变量的积分补偿滑模控制策略以保证Z源电容电压相对稳定,不产生超调和不出现失真;并网电流内环采用改进的切换函数设计滑模控制器,以削弱系统抖振,并网效果得到提高。通过Matlab/Simulink平台建立仿真模型。仿真结果表明,相比PI(比例积分)和PR(比例谐振)控制策略,该方法可增强并网系统的全局鲁棒性,能有效提高系统的动态响应速度和并网电能的质量,且能抑制电网电压的谐波信号。

一种单相Quasi-Z源逆变器二次谐波电流抑制策略

为抑制单相qZSI直流侧二次谐波电流,提出一种基于虚拟阻抗的二次谐波电流抑制策略。该控制策略通过引入串联虚拟阻抗附加控制以提高单相qZSI在2f_(0)处的闭环输出阻抗,用以有效抑制直流侧的二次谐波电流。同时,综合考虑二次谐波电流抑制要求以及保证系统稳定裕度等约束条件,提出该控制策略的闭环参数设计方法。最后通过数字仿真和基于RT-LAB的硬件在环仿真验证了所提二次谐波电流抑制策略以及其闭环参数设计方法的正确性。

准Z源逆变器中抑制二次谐波电流的虚拟阻抗控制策略

由于单相准Z源逆变器的瞬时输出功率中存在二倍频的脉动功率,将会导致前级准Z源变换器产生二次谐波电流。首先,对准Z源逆变器的拓扑进行分析并建立其小信号等效电路模型,为了抑制前级直流变换器中的二次谐波电流,从阻抗的角度出发,通过在准Z源逆变器小信号等效电路模型的电感支路串联虚拟阻抗来抑制二次谐波电流,为了提升系统的动态响应,引入逆变侧电感电流前馈控制,并将虚拟阻抗与带通滤波器结合,使准Z源逆变器的电感支路阻抗在二倍频率处呈现高阻抗,在其他频率处呈现低阻抗。然后,在带通滤波器中加入阻尼电阻抑制系统相位突变,使得该控制策略在保证系统二次谐波电流抑制效果前提下,进一步提升了系统稳定性。最后,通过实验验证了控制策略的有效性。

基于准Z源逆变器的SVPWM控制系统设计

随着新能源发电技术的兴起,逆变器在微电网并网过程中发挥着重要作用。采用准Z源逆变器的空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)策略,可以提高直流电压利用率和逆变器的输出侧电压。以准Z源逆变器为研究目标,在分析其工作原理的基础上,深入研究其空间矢量脉宽调制方法,明确SVPWM控制在准Z源逆变器的可行性。在此基础上,根据准Z源逆变器的SVPWM控制系统原理图,搭建实物电路,测量准Z阻抗网络电容电压、直流电压和交流电压,结构验证了准Z源逆变器SVPWM调制的正确性与可靠性。

隔离型开关电感准Z源逆变器

为了克服传统Z源/准Z源拓扑升压能力不足、无法实现输入输出侧电气隔离等缺陷,提出了两种隔离型开关电感准Z源逆变器,利用隔离变压器代替传统准Z源拓扑中的一个电感,使电路具有升降压的功能。探讨了电路的工作原理及控制方法,仿真及实验结果证明了拓扑的有效性。

一种低电压应力和电感电流纹波的准Z源逆变器调制策略

准Z源逆变器相较于传统Z源逆变器有着结构简单、输入电流连续等优点,但基于简单升压控制的准Z源逆变器,存在功率器件电压应力大、准Z源网络电容电压大及电感电流纹波高的不足。选取简单升压控制中三相正弦调制信号最大值和最小值的平均值为均值信号,在三相正弦调制波中注入均值信号并用于准Z源逆变器的调制策略,这种调制策略能有效降低功率器件和电容的电压应力以及电感电流纹波。利用MATLAB/Simulink仿真和RT-LAB实验平台对这两种调制策略应用在准Z源逆变器上的综合性能进行对比,在理论研究基础上验证了所提调制策略的可行性和优越性。

抑制输入电流纹波的单相三桥臂准Z源逆变器仿真平台设计

单相逆变器相关内容是“电力电子技术”课程教学中的重要组成部分。在实际应用中单相逆变器广泛应用于新能源装置,然而其固有的2ω纹波功率会影响光伏系统的最大功率点波动,导致系统效率下降。为了帮助学生深入理解单相逆变器直流侧二次纹波的产生原因和抑制方法,对一种用于新能源装置的三桥臂准Z源逆变器的结构及其控制策略进行分析,详细介绍了其在输入电流纹波抑制方面的工作原理以及系统各部分的控制方法,得到输入电流谐波含量与附加桥臂注入电压之间的关系。同时,在PSIM仿真软件中搭建了全载功率300 W、电压144 V/110 V DC/AC、频率50 Hz单相三桥臂Z源逆变器的仿真平台,得到了系统的稳态和动态波形。通过搭建该仿真平台,学生可深入理解二次纹波抑制方法,并增强电力电子技术实践能力。

高频隔离型准Z源逆变器的建模与分析

为了研究高频隔离型准Z源逆变器的内在特性及Z源网络各器件对其动态性能的影响。对高频隔离型准Z源逆变器在电流连续模式下,采用状态空间平均法对该逆变器直流侧建模,再利用小信号扰动获得控制与输出的传递函数,为高频隔离型准Z源逆变器设计控制策略提供理论依据。由于传递函数存在右半平面零点,说明逆变器具有非最小相位输出的特性。利用控制与输出的传递函数研究高频隔离型准Z源无源组件对系统零极点的影响,进而研究对系统动态性能的影响。通过Saber软件进行仿真验证所建立模型的正确性和分析的合理性。

一种低开关次数和高电压增益的准Z源逆变器不连续调制

准Z源逆变器因输入电流连续、结构简单等优势被广泛地用来代替传统的两级结构。针对现有调制策略存在的生成栅极信号复杂、逆变桥开关器件切换次数过多、开关管的开关损耗大和电压增益不足的问题,提出一种低开关次数和高电压增益的准Z源逆变器不连续调制策略。该策略在每个周期内使用更少的参考信号即可生成栅极控制信号,同时这种不连续调制策略的开关信号在每个基频的部分周期内被钳位到正极或负极,使得逆变器开关次数显著减少,进而降低了开关管的开关损耗。此外,通过合理设计直通时间和直通插入位置,获得最大输出电压增益。MATLAB/PLECS仿真和RT-LAB实验结果验证了该调制策略的正确性和有效性。

基于VSG的光伏并网准Z源逆变器控制

针对光伏并网系统导致电网总体惯量减小问题,本文提出了一种基于虚拟同步发电机方法的准Z源逆变器(QZ-VSG)并网控制结构,该方案将准Z源逆变器与虚拟同步发电机技术相结合,提高了系统的稳定性。虚拟同步发电机的控制策略引入了转动惯量和阻尼系数的特性,使虚拟同步发电机的准Z源逆变器结构能够在功率波动下提供更好的动态性能,其仿真结果验证了控制策略的可行性。

基于准Z源模块化多电平换流器的模型预测控制

针对准Z源模块化多电平换流器在使用传统载波叠层调制时,控制结构复杂、直流链电压的波动较大、交流输出电能质量较差及动态响应速度缓慢的问题,提出一种适用于准Z源模块化多电平换流器的模型预测控制策略。根据直流链电压构建输出电压电平的控制集合,预测输出电流,无需每个子模块设置一个脉宽调制发生器;同时,分析了准Z源网络电感电流、电容电压的数学模型,设计了电感电流、电容电压与交流输出电流的代价函数,以此抑制直流链电压的波动、改善输出电压的电能质量。在MATLAB/SIMULINK仿真平台上验证了所提控制方式的有效性和可行性。

一种新型共地拓扑的单相非隔离型准Z源光伏并网逆变器研究

准Z源逆变器可以实现升压功能,允许同桥臂上下开关管直通,提高了逆变器的可靠性,但准Z源逆变器存在共模电流,为解决准Z源逆变器的共模电流问题,提出了一种新型共地拓扑的单相非隔离型准Z源光伏并网逆变器。分析了传统准Z源逆变器产生共模电流的原因,改进了准Z源逆变器的逆变拓扑结构,引入虚拟直流母线,通过将光伏阵列和电网的负端共地,旁路由光伏杂散电容构成的共模电流回路,有效解决了单相非隔离型准Z源逆变器的共模电流问题,并介绍了单相非隔离型准Z源逆变器的工作模式,改进了新拓扑的PWM控制策略,最后通过仿真验证了该逆变器的可行性。

改进型准Z源逆变器

为了解决传统Z源逆变器升压能力有限、阻抗网络中电容电压过大、输入电流不连续等问题,提出了一种改进型准Z源逆变器——开关电感升压型准Z源逆变器(SB/SL-q ZSI)拓扑。该拓扑除了具有传统准Z源逆变器的优点外,还实现了任意倍数的升压;相同电压增益下,降低了电容电压应力;较小的直通占空比即可获得较高的升压因子,增大了调制比范围,提高了输出电能质量和系统稳定性;同时新拓扑减少了电感和电容器件的使用,降低了系统的体积和重量。运用伏秒平衡法对其进行了理论分析,并采用3次谐波注入调制策略进行了仿真和实验,结果证明了新拓扑的正确性和优越性。

开关耦合电感准Z源逆变器

基于开关耦合电感准Z源逆变器拓扑的一种高升压能力逆变器,是在准Z源逆变器的基础上提出的。与开关耦合电感Z源逆变器相比,在相同的输入输出条件下,开关耦合电感准Z源逆变器具有的优点包括:输入电流连续,逆变桥和输入电压源共地,无源器件体积重量减小,以及电容电压应力降低等。本文分析了这种新拓扑的稳态工作原理,升压特性,控制策略和器件的电压应力等,最后用实验结果验证了SCI-qZSI的实际性能。

新颖的单相电压型准Z源逆变器

提出了一种电压型准Z源逆变器电路拓扑与控制策略,对构成这种逆变器的电路拓扑、具有阻抗网络储能电容电压前馈的输出电压瞬时值反馈单极性SPWM控制策略和稳态原理特性进行了深入的分析,获得了重要结论和关键电路参数的设计准则。这种电路拓扑是由大升压比阻抗网络、单相逆变桥和单相LC滤波器依序级联构成,其中大升压比阻抗网络是由储能电感L0和依序级联的2个相同的DLCC型二端口阻抗网络单元串联构成。理论分析和实验结果表明,这种逆变器具有电路拓扑简洁、升压比大、功率密度高,输出波形失真度低、可靠性高,输入电压配制灵活、成本低、应用前景广泛等优点。