有源缓冲型逆变器功率解耦技术研究

为实现单级单相升压逆变并能有效抑制直流侧二次纹波电流,提出一种带有源缓冲的电流型逆变器电路拓扑,研究该逆变器的6种电路模态并提出其两模态调制策略和三模态调制策略,设计2种调制策略下的模型预测控制策略,提供主电路参数设计准则。从储能电感电流的最大脉动量与二次纹波含量两方面对2种调制策略进行对比分析,得出了三模态调制策略具有更好纹波抑制效果的结论。对2种调制策略下的逆变器进行仿真分析,仿真结果表明,三模态调制下电路的输出电压总谐波失真率、电感电流相对脉动量与二倍频含量均低于两模态调制下的数据。设计并搭建500VA 48VDC/220V50HzAC有源缓冲型单级单相升压逆变器实验装置,给出了三模态调制下基于模型预测控制的逆变器实验波形,进一步证实了所提研究方案在实现单级升压逆变的同时具有二次纹波抑制能力。

考虑储能系统控保协同体系的光伏场站送出线路突变量选相能力恢复策略

针对新能源接入电网后,突变量选相元件动作性能显著劣化,尤其在弱电源侧难以保证选相正确性的问题,提出考虑储能系统控保协同体系的突变量选相能力恢复策略。通过理论分析,得出逆变电源侧负序阻抗基本恒定这一实施选相能力恢复举措的前提条件。在此基础上,提出将光伏场站中储能侧逆变电源控制策略中的负序抑制短时屏蔽,并将故障线路两侧的正序分配系数控制到与负序分配系数相等,以此营造令传统突变量选相元件实现动作的最理想条件。该控制可以通过控制储能设备电流内环中的d轴和q轴电流实现。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,在该控制策略作用下,线路两侧正序分配系数与负序分配系数几乎相等,极大程度恢复了弱电源侧的选相特征,在不同故障工况下均有较好的适应性,且不会干扰系统侧选相元件的正常动作,具有很高的可靠性。

单相DC/AC逆变器控制策略研究

以往,对单相逆变器的研究都是基于静止坐标系的,其若采用传统PI控制器,则无法实现精准控制;而采用比例谐振调节器控制,则既复杂繁琐又存在很多限制条件。此外,在静止坐标系下,单相逆变器孤网/并网的切换较难实现。基于此,文章借鉴三相逆变系统在旋转坐标系下的控制方法,首先建立单相逆变器在旋转坐标系下的数学模型,然后给出其在dq坐标系下孤网运行、并网预同步和并网运行的控制策略,并通过dq坐标变换将变化的交流量变成恒定不变的直流量。这样,单相逆变器采用PI控制器便可以实现无差控制,而无需设计复杂的控制器,从而大大简化了单相逆变器的各种控制策略。最后,在dq旋转坐标系下对所提控制策略进行仿真及试验验证,结果显示,单相逆变器工作在孤网模式时,可输出50 Hz标准正弦波;当电网满足并网条件时,逆变器输出电压与电网电压可实现相位同步,为并网做准备;当并网运行时,逆变器从V/f控制转为PQ控制。该结果验证了所提方法的可行性和正确性。

三相并网逆变器有源阻尼控制策略研究

LCL滤波器因其成本低、高次谐波衰减能力强,适用于大功率的三相并网逆变器,在各类新能源发电场合中应用广泛。LCL滤波器存在谐振问题,导致系统稳定性降低。通过建立LCL滤波器的传递函数分析LCL滤波器对系统的影响,并提出了通过电容电流前馈模拟虚拟阻抗的方法增加系统的阻尼,抑制LCL滤波器的谐振峰值,提高系统的稳定性。最后通过在Matlab/simulink中搭建仿真模型,验证算法的可行性。仿真结果表明:通过增加电容电流前馈环节的有源阻尼法可增加系统的稳定性,且不额外增加系统的损耗,三相并网逆变器的输出并网电流谐波含量低。

基于200 kV/15 A逆变型直流高压电源的控制策略

针对传统三相三电平逆变器在较小占空比模式下输出电压纹波较大的不足,提出了一种新的双重控制策略。该策略通过控制直流母线电压大小与逆变器的占空比,从而实现对输出直流电压较大范围内的可控调整。建立200 kV/15 A的逆变型直流高压电源MATLAB/Simulink系统仿真模型,采用上述控制策略,实现了输出电压分别为200 kV和20 kV时,纹波均小于±1%,验证了新型控制策略在输出电压宽范围情况下,输出电压纹波能够满足负载要求。

LCL型逆变器并网适应性主动提升控制系统

为提升LCL型逆变器在不同电网短路比下的并网适应性,通过阻抗分析方法,揭示了LCL型逆变器系统在低电网短路比工况下的不稳定机理。提出了一种基于并网电流反馈的虚拟阻抗控制策略,有效改善了LCL型逆变器输出阻抗在面对不同电网短路比下的阻抗稳定裕度。所提出的控制策略在实现方法上仅需引入一个高通滤波器,具有实现简单、抗噪声能力强等特点。最后基于所搭建的5 kW单相LCL型并网逆变器样机,充分验证了所提控制系统对于提升LCL型逆变器并网适应性的正确性和有效性。

基于物联网的逆变器三相平衡并网控制策略的分析

现阶段新能源发电的模式并不成熟,在稳定性方面存在一定欠缺,因此,本文从探究新能源并网发电稳定性提升举措的角度出发,研究逆变器的三相平衡并网控制策略,初步确定了控制策略中的主要设计模块及参数。完成初步设计后,模拟测试该模型,测试结果表明,基于物联网的逆变器三相平衡并网控制策略在理论上较为可行,有望进一步推广至实践层面。

单相LCL并网逆变器控制策略综述

LCL滤波器由于具有滤波特性好、体积小的优势,被越来越广泛地的应用于单相并网逆变器中,但由于其电容支路极易产生谐振,对控制电路设计提出了很大的挑战。从控制目标来分,单相LCL并网逆变器主要包含以下两类策略:电流控制型和电压控制型。目前,大多数研究主要围绕单相锁相环及如何改善电流控制效果在进行。而本文主要针对控制目标的特性,围绕不同控制策略的优缺点进行了全方位的说明和归纳比较,并得出相应结论。

四桥臂三相逆变器的控制策略

提出了一种新型的三相四线逆变器，它有四个桥臂，第四个桥臂用来构成中点，从而省去了三相三桥臂逆变器中的中点形成变压器，减小了逆变器的体积和重量。针对这种逆变器，本文提出了一种电流调节器，它根据三相滤波电感电流和给定电流的误差值最大的那相选择逆变器的开关模态。为了消除输出相电压的静态误差，本文讨论了一种基于ＰＩ调节器改进的电压调节方案。仿真结果表明，本文的思路是可行的。本文为构造大功率、高效率的三相四线逆变器提供了可靠的理论基础。

三相逆变器的最小共模电压PWM控制

提出了一种新的三相逆变器抑制共模干扰最优PWM控制策略。该控制方法在常规空间矢量控制策略的基础上,采用构造零矢量的方法来减小逆变器输出的共模电压幅值,并通过免疫算法来计算最优的作用时间,使得三相逆变器输出波形THD最小。本文介绍了算法各个操作步骤和零矢量构造方法的具体实施过程,搭建了基于DSP控制器的动态实验平台进行小容量模拟实验,实验和仿真结果表明该算法所产生的最优PWM控制序列与常规空间矢量控制策略相比不仅能有效地抑制逆变器输出的共模电压幅值,还能明显减小逆变器输出波形的总谐波畸变率。

一种采用相位超前校正技术的电压源逆变器单环控制策略

电压源型逆变器(voltage source inverters,VSI)通常使用电压电流双闭环控制,也有新型的单电压环控制被提出;同时为了抑制低次谐波,一般引入并联的谐振控制器结构。首先从传递函数的角度,详细对比双环和单环控制,得出开关频率较低时,两种控制策略的动态性能差别不大的结论;然后在频域内深入分析现有的并联谐振控制器设计中参数难以整定的原因。在此基础上,提出一种基于相位超前校正技术的单环控制策略,通过改变被控对象的幅相特性,简化了控制器参数的设计过程,并且使得VSI的性能得到提高。理论分析和实验结果证明,新型的单环控制策略在有效抑制低次谐波的同时,也具有较快的响应速度。

基于免疫算法的三相逆变器最优空间矢量PWM控制

提出了一种新的三相逆变器最优空间矢量PWM控制方法,该方法所产生的空间矢量PWM控制序列由空间矢量和作用时间组成。在常规波形最优空间矢量控制相同的控制矢量基础上,采用免疫算法来计算最优的作用时间。给出了算法各个操作步骤和三相逆变器最优控制中的具体实施方法,建立了三相逆变器输出波形的数学模型和免疫算法的各个评价函数,搭建了基于DSP控制器的动态试验平台进行小容量模拟实验。实验和仿真结果证明,该算法所产生的最优PWM控制序列与常规空间矢量控制策略相比能有效地减小逆变器输出波形的总谐波畸变率。

基于FPGA数字锁相环的光伏并网控制

针对光伏并网逆变器首先提出了一种基于FPGA芯片的数字锁相控制方法;采用电流瞬时值反馈与电网电压前馈相结合的复合控制策略,以及固定载波频率的正弦脉宽调制(SPWM)技术驱动光伏逆变器;最后研制了一台3 kW光伏并网逆变器样机,将光伏并网运行的整个控制系统全部集成于一个FPGA芯片内,使控制系统简单、可靠。并网运行实验表明,该FPGA控制系统能确保逆变器输出电流与电网电压同频、同相。

三相四桥臂逆变器的可变空间矢量控制策略研究

理论分析了三相四桥臂逆变器现有电流调节方案存在的局限性,提出可变空间矢量控制策略,采用简便的方法解决了在对称负载情况下的中线电流问题,在两种情况下的仿真结果验证了其正确性及可行性,该方案可广泛应用于三相、四线有源电力滤波器等电力电子系统中。

基于能量回馈技术再并网系统的设计与实现

针对有源能量回馈控制问题,通过分析电机制动状态下电流波形和能量转换过程,并在同步旋转dq坐标系下建立三相电压型并网逆变器的数学模型,采用直接电流控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,实现了并网回馈电流有功分量和无功分量的独立控制,并搭建了能量回馈系统的实验平台,完成了三相并网逆变器的电阻负载实验和并网回馈实验.该系统解决了能量回馈过程中注入电网时产生的问题,并能实现网侧单位功率因数控制.

单相并网/离网双模式逆变器控制策略综述

单相并网/离网双模式逆变器是分布式发电系统的重要组成部分,它既可工作于并网模式,将分布式发电装置产生的电能送入大电网;又可工作于离网模式,在大电网供电中断时将分布式电能提供给本地负载。基于广大学者对单相并网/离网双模式逆变器的研究成果,主要对其控制策略进行分类和归纳,总结其控制特点和适用场合,为进一步深入研究单相并网/离网双模式逆变器提供参考。

串联型功率解耦型无电解电容PFC电路

为了去除电解电容,提高变换器寿命,提出一种串联型功率解耦无电解电容功率因数校正(power factor correction,PFC)拓扑,选择单相全桥逆变电路串联在Boost型PFC电路与负载之间作为解耦电路。根据电压补偿与功率解耦的原理,针对该解耦电路提出一种电压补偿开环控制策略,该方法对负载变化不敏感,提高了系统的稳定性和可靠性,且开关器件承受较低电压值,无需电流采样环节,减小了变换器的体积和成本。为了进一步提高电路输入电流质量,提出适用于解耦电路的闭环控制策略,仿真结果表明,闭环控制较电压补偿开环控制策略,可优化输入电流质量,减少谐波污染,但是在成本与复杂程度上高于开环控制策略。最后,对提出的串联型解耦电路拓扑与电压补偿型的开环及闭环控制策略进行实验验证,实验结果证明了理论的正确性。

三相四桥臂逆变电源控制策略

传统的三相四线逆变电源采用的是三相三桥臂结构,第4根线构成中点形成变压器(NFT)。提出了一种新型三相四桥臂逆变电源,它的第4个桥臂用来构成中点,从而减小了体积和质量,降低了成本。针对此逆变电源,提出了一种3D-SVPWM的控制策略,并引入前馈补偿方法加以改进。仿真结果表明:此控制方案具有可行性。同时为提高母线直流电压利用率提供了可靠的理论基础。

基于LCL输出滤波器的双环控制并网逆变器研究

针对采用LCL滤波器的三相并网逆变器,首先进行理论分析并建立数学模型,然后提出一种直接电流双环控制策略并对其稳定性进行分析。对LCL滤波器进行设计分析,并给出参数设计的约束限制条件。利用Simulink进行仿真研究,搭建样机进行实验,结果验证该文控制策略及设计分析的正确性。

基于复合电流调节的单相LCL并网逆变器控制方法

为了抑制并网逆变器LCL滤波器的谐振,减小双模式变流器因采用较大的输出滤波电容造成的基波电流跟踪误差和网侧电流畸变,提出了一种新型的加权电流控制方法用于单相微电网变流器的控制。首先,在虚拟坐标系下用比例积分谐振控制器提高加权电流的控制精度和动态响应。其次,考虑到传统的加权平均电流的控制不直接控制电网电流以及电网电流和加权平均电流之间的误差,提出了一种改进的电流前馈方法。该方法通过检测输出电流和网侧电流的低频误差构造出一个电流前馈项,从而有效地抑制了网侧电流控制的误差。仿真和实验验证了该控制方法的有效性。