Micro-arc Oxidation Inverter Power Supply Based on the Limited Bipolar Soft-switch Control Method

In order to overcome many limitations of the conventional power supplies, such as ponderosity, big wastage, and simplex output characteristic, a dual-inverter power supply is designed to meet the different requirements of micro-arc oxidation. The main circuit structure and principle of the dual-inverter power supply for micro-arc oxidation is described, the control system and the control adjustment method are also introduced. The dual-inverter technology is adopted in micro-arc oxidation power supply. The limited bipolar control mode is applied in the power inverter circuit for adjusting the voltage, and various voltage waveform can be obtained by controlling the chopper circuit. Meanwhile, the control accuracy and response speed are improved greatly because of the higher inverter frequency. The power supply can output direct current（DC） waveform, DC pulse waveform, symmetry alternating current（AC） waveform, asymmetry AC waveform, and so on. Besides, the parameters such as pulse width, range, frequency, duty cycle can be adjusted. The experimental result shows that the power supply has many advantages, such as stable output, wonderful waveform consistency and obvious advantage in technique, and it can meet the requirements of micro-arc oxidation process fully.

Micro-source Inverters With Capacitive Equivalent Output Impedance for Improving Micro-grid Voltages

将分布式电源逆变器等效输出阻抗设计成容性可使其体现对系统无功电压调整过程相逆的电源特性,这种特性使得分布式电源逆变器更容易参与公共连接点处的电压调整。对比等效输出阻抗成感性、阻性和容性的3类逆变器下垂控制特性,对容性等效输出阻抗逆变器电压电流控制环进行数学建模;针对容性等效输出阻抗逆变器设计具备下垂调节和克服电压偏离功能的鲁棒功率外环控制器。对比仿真和实验证明,容性输出阻抗分布式电源逆变器控制器能够快速抑制系统功率变化带来的电压波动,能有效地参与系统电压调整。

Rockwell Micro800PLC与Power flex变频器控制电机

Rockwell Micro800系列PLC通过Ethernet/IP端口接入Ethernet中,与其他的通讯设备相连接,因此可以将PLC与Power Flex变频器进行连接,然后通过在变频器的组态界面中添加外接设备后,进行实际设备的连接,如此将PLC与变频器和电机连接在一起。通过在Micro800控制器的编程软件中编写程序,通过上传设备信息和下载程序到PLC中来实现对电机的正反转和启动停止等控制,还可以修改变频器的参数来达到改变电机状态的目的。

微逆变器交流侧泛Buck-boost功率解耦技术研究

针对微逆变器二倍频功率扰动问题,提出了一种交流侧泛Buck-boost功率解耦技术。设计的四种能实现能量双向流动的解耦电路均并联在逆变器交流侧,不同拓扑都可等效工作在Buck、Boost或Buck-boost的模式中。从拓扑结构、工作模式及解耦性能三方面分析了设计的四个解耦电路,以及每种拓扑抑制二次谐波的能力。讨论了脉冲能量缓冲的计算方法。仿真结果表明,三模态六开关Buck-boost功率解耦电路抑制电压二次谐波效果最优,单模态六开关Buck-boost功率解耦电路抑制电流二次谐波效果最优。泛Buck-boost功率解耦技术可以在不依赖母线大电压情况下,大幅降低解耦电容容值,实现无电解电容,提高微逆变器可靠性并延长其使用寿命。

基于RT-LAB光储模型及功率在环实时仿真平台研究

基于RT-LAB实时仿真软件搭建光伏、储能模型,通过数字物理混合仿真方法为微网控制器接入提供实时仿真模拟平台。设计了一种功率在环接口模型,通过该模块连接数字仿真硬件接口与电压型、电流型功率放大器,放大的电压或电流信号与微网控制器输入端连接,最后将控制器输出端模拟量反馈给数字仿真器,通过仿真数据与真实数据对比分析,验证了该模拟环境的准确性。同时,通过该平台,对分布式微网控制器产品进行测试,提高了测试的效率,降低了测试成本。

基于分布式VSG的微电网自适应阻尼控制

逆变型分布式电源(IIDG)是可再生能源的主要类型之一,其控制效果对微电网运行有较大影响。传统控制模式下IIDG无法给微电网系统提供惯性从而导致动态稳定性不足。此处在IIDG控制系统中引入虚拟同步发电机(VSG)技术,分别针对有功-频率控制、无功-电压控制及电压电流控制进行了优化。通过小信号模型分析了阻尼系数对微电网系统输出的影响,进而提出了一种自适应阻尼控制策略。最后,分别通过PSCAD/EMTDC系统仿真与额定功率0.5 MW原理样机实验对所提自适应阻尼控制与传统固定阻尼系数控制进行对比验证,实验结果验证了所提控制方法有效提升了由分布式VSG构建的微电网系统动态响应特性。

计及时滞的单相反激微型逆变器并网控制策略

在单相反激光伏微型逆变器中,传统断续电流控制策略存在并网电流与电网电压相位延迟大、谐波高等缺点。针对上述问题,提出一种计及时滞的单相反激光伏并网控制策略。首先,建立微型逆变器小信号模型,提取并网电流模型中的稳态分量与瞬态分量,其中稳态分量用于计算主开关管的稳态占空比,同时采用准比例谐振控制器对系统瞬态分量进行闭环控制,获取主开关管的瞬态占空比,两态占空比叠加得到主开关管的导通占空比;然后,针对微处理器数据采集、数值运算过程中引起的控制信号时间滞后问题,设计权重传递函数对其进行补偿,使并网电流与电网电压之间相位差达最小,保证微型逆变器的稳定性;最后,搭建150W实验样机验证控制策略的可行性。

微型光伏逆变器最大功率点自动跟踪方法

针对现有自动跟踪方法跟踪捕获结果存在较大误差的问题,本文提出了一种微型光伏逆变器最大功率点自动跟踪方法。首先,根据不同光照强度下电荷的特性,绘制微型光伏逆变器的I-U/P-U特性曲线,计算功率输出达到最大值时的运行效率,并在最大功率点附近对其进行控制。其次,采用DCM和BCM两种工作模式实现低功率频段和高功率频段的输出。再次,通过判断光伏阵列中两侧峰值点的大小得到特性曲线之间的交点位置,并运用改进粒子群算法更新粒子位置进行飞行搜索。最后,通过动态调整粒子飞行的最优位置和历史位置,完成对全局最大功率点的追踪。实验结果表明,当光照强度改变时,实验组的微型光伏逆变器能准确跟踪捕获电池的最大输出功率点(200 W),取得了较好的跟踪效果。

具有功率解耦功能的光伏并网微逆变器

为了解决光伏并网微逆变器直流侧引入的二倍工频扰动问题,传统解决方案是在太阳能板两侧并入大容量的电解电容来平抑扰动,但电解电容的使用寿命过短,导致整个光伏系统的使用寿命受限。为此提出了一种新型的功率解耦电路拓扑,实现了以寿命长、容值小的解耦电容替代电解电容,在完成功率解耦的同时也有效延长了微逆变器系统的整体寿命。最后通过仿真验证了该新型解耦电路的可行性。

具有功率解耦功能的三端口反激式单级光伏微型逆变器

提出一种具有功率解耦功能的单极光伏微型逆变器。该微型逆变器将提出的三端口反激变换器中的一个端口用于实现功率解耦,有效减小解耦所需的电容量,从而可以采用长寿命、低容值薄膜电容。详细分析该电路的基本工作原理,并给出关键设计:包括关键参数选择和控制策略。搭建一台100 W样机进行实验。实验结果表明,提出的拓扑不仅可以实现功率解耦,变换器转换效率达到91.3%。

光伏微型逆变器研究综述

主要对采用改进型功率解耦方案的微型逆变器拓扑进行了综述。阐述了微型逆变器光伏并网方案的优势,说明了微型逆变器的设计要求。通过对微型逆变器的拓扑结构和功率解耦环节进行分析,指出功率解耦环节是影响逆变器寿命的主要因素。归纳了能有效提高微型逆变器寿命的三种改进型功率解耦方案,结合国内外研究现状,重点介绍了单级式与多级式微型逆变器拓扑,并说明了各类型拓扑的优点和不足之处。根据微型逆变器的特点和发展前景,对今后的研究方向做了展望。

微网中三相逆变器类功率下垂控制和并联系统小信号建模与分析

基于公共节点电压的逆变器并联功率理论在微电网系统应用中存在局限性,本文以逆变器输出端电压为切入点重新推导了并联功率理论,提出一种基于"类功率"的无互联线并联下垂控制策略。依据"类功率"定义,建立了新型控制策略下的并联系统小信号数学模型。通过数学模型建立系统传递函数,依据自动控制原理分析下垂参数的变化对三相逆变器并联系统稳定性的影响,为并联系统的性能分析和参数设计提供了理论依据。在两台光伏发电三相逆变器组成的小型微电网平台上进行了实验研究,仿真和实验验证了该方法的可行性和有效性。

一种微弧氧化逆变电源控制系统

为满足微弧氧化工艺要求,设计出一种两级逆变式微弧氧化电源,介绍了该电源的控制系统.它以高性能DSP作为控制核心,通过调节输出两组4路PWM(脉宽调制)信号分别驱动前级功率逆变电路和后级斩波逆变电路.功率逆变电路采用有限双极性的控制方式以实现电压的调节,通过控制斩波逆变电路可以得到所需的各种电压波形.同时,该电源控制系统还具有过流、过欠压、过热、参数超限等故障诊断与保护功能.试验结果表明,该控制系统可以实现精密、稳定的电源控制,提高电源的适应能力.

基于逆变型分布式电源控制策略的微电网电能质量控制方法

微电网中负载与电源类型多样,电能质量指标可能会不满足要求,为此提出了利用逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generator,IIDG)控制微电网电能质量的方法。检测IIDG接入点母线上的电压和微电网提供的三相电流,根据其派克变换结果调整逆变器的输出电流,使微电网仅提供负载所需的基波正序有功电流;同时检测并调整IIDG直流侧的电容电压,实现对系统有功功率输出的闭环控制。算例结果表明该方法在补偿无功、降低电压不平衡度和谐波畸变率等方面性能良好。

基于并联虚拟电阻的多逆变器控制策略

功率均分与环流抑制是微电网中逆变器并联控制的关键问题。针对线路阻抗差异造成的系统功率均分精度低下及系统环流等问题,提出一种基于并联虚拟电阻的多逆变器控制策略。通过对各逆变器的电压跟踪系统进行设计,利用虚拟支路电流对内环电流参考值进行强制修正,从而改变各逆变器的等效连接阻抗,实现系统功率均分精度的提高及环流抑制。最后,结合逆变器等效输出阻抗的伯德图,对电压跟踪系统中的相关控制参数进行了选择。在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,验证了新方法的有效性。

孤岛微电网中逆变器并联功率与电压均衡控制技术研究

针对微电网中采用传统双环控制的逆变器并联系统功率均分精度较低以及输出电压和频率的偏移问题,分析了并联系统的功率均分机理及输出电压外特性,提出了一种基于虚拟阻抗和输出电压-频率瞬时值调节的逆变器并联运行功率与电压均衡控制策略。在传统的双环控制器中增加虚拟阻抗环,改善了输出阻抗特性,采用P-ω、Q-V下垂控制法提高了功率均分精度;同时加入输出电压幅值和频率调节环,对由下垂引起的电压、频率的偏移进行二次调节,能保证较高的输出电压质量。仿真和实验结果表明,所提出的功率与电压均衡控制策略使孤岛微网中的并联逆变器较好地均分负载功率,同时维持输出电压和频率为额定值,验证了所提算法的有效性。

交直流型微电网中光伏逆变器并联控制策略

针对光伏电源和储能装置主要配置在直流网,交流网在离网时需克服光伏电源出力波动的问题,提出一种微电网离网模式下的光伏逆变器并联控制策略:直流网侧逆变器为主逆变器,采用恒定电压幅值以及P-f下垂法为交流网提供全部无功及部分有功功率;少数较小容量的光伏逆变器为从逆变器,从逆变器不提供无功,采用自适应下垂系数法输出与实时最大功率匹配的有功功率,既维持交流网电压稳定,又充分利用光伏发电。基于MATLAB的系统模型仿真证明了该方法的正确性与可行性。

一种微源逆变器串联连接型微网特性研究

为进一步降低微网输出电压谐波含量,减少对外电网的谐波污染,研究了一种微源逆变器串联连接的微网组网方式。首先介绍了系统拓扑结构及输出电压双重傅里叶表达式,并基于此对系统特性进行了详细分析。其次对直流环节电压波动、孤网运行时功率分配及微源实时投切等问题提出了相应的解决方法。最后建立微源数学模型,利用Matlab/Simulink软件对系统运行特性进行了仿真分析。该结构下微电网在减少输出谐波含量的同时,可有效解决微网中环流、频率差异等诸多问题,提高传统电网对分布式电源的接纳能力,并能够对微电网的全面发展提供新思路和新方向。

多储能逆变器并联系统在微网孤岛条件下的稳定性分析及其控制策略

多台储能逆变器在微网孤岛条件下并联运行时,需要为整个微网系统提供稳定的电压频率支撑,但逆变器等效输出阻抗和线路阻抗的差异会造成功率分配不均以及环流过大等问题,从而导致整个微网系统的不稳定。为了解决上述问题,可以在传统P-U、Q-f(调整有功功率来稳定微网电压、调整无功功率来稳定微网频率)下垂控制策略的基础上采用虚拟阻抗技术,通过对虚拟阻抗的设计将所有逆变器的等效输出阻抗设计为阻性,从而实现负荷功率的均分。从多储能逆变器并联系统的拓扑结构入手,分析了储能逆变器并联系统的功率流动特性并建立其输出阻抗模型;对整个系统的控制策略进行详细的介绍,包括引入虚拟阻抗的下垂控制策略以及储能逆变器的双闭环控制策略;根据阻抗稳定性分析法,分析了逆变器滤波参数和控制参数对整个系统稳定性能的影响,基于该工况可以发现当滤波电感L增加到5 m H时,逆变器并联系统趋于不稳定;虚拟阻抗系数kL增大到3时,系统阻抗比乃奎斯特曲线越过拒绝域,同时也会使系统的等效输出阻抗由偏阻容性变成感性,不利于高次谐波的抑制;而虚拟阻抗系数RD增大可以加强功率均分效果且对系统的稳定性影响较小。仿真结果说明,在该工况条件下,通过合理的设计逆变器输出阻抗,可以使多逆变器间的环流最大值由30 A降低到3 A以内,从而保证光储微网在孤岛条件下的稳定运行。

含不平衡负荷的微电网中并网逆变器的滑模控制策略

为改善含不平衡负载的微电网的运行性能,通过在静止坐标系中建立带不平衡负载的并网逆变器数学模型,以电压输出平衡和正序有功/无功功率输出平稳为控制目标,针对微电网中的并网逆变器提出了一种滑模补偿策略。基于积分切换函数的滑模功率控制器直接控制并网逆变器输出的有功、无功功率;基于指数趋近率的电流滑模控制器直接补偿由微网内不平衡负荷导致的负序电流分量。并网逆变器除向电网传送功率外还参与微网电能质量控制。仿真结果验证了所提控制方法的稳定性和有效性。