单调谐并联混合有源电力滤波器控制策略研究

针对单调谐并联混合有源电力滤波器的补偿精确度受控制系统带宽严重制约的问题,提出一种同时反馈电网电流和五次谐波电流的双闭环控制策略,并对其直流侧稳压控制器进行详细的分析和设计。根据单调谐并联混合有源滤波器的电路拓扑结构,推导系统在旋转坐标系下的小信号模型及其传递函数,分别设计电网电流控制器,五次谐波电流控制器和电压环控制器。对采用所提出的控制策略的有源滤波器进行仿真研究并制作实验样机。仿真和实验结果表明,该控制策略具有很高的稳态补偿精确度和动态响应速度,易于数字实现,且由于只需要检测两路电网电流,节省了装置成本。

中性点箝位型三电平高压变频器实验分析

基于集成门极换向晶闸管(IGCT)串联的中性点箝位型三电平高压大功率变频器中,变频器直流环节(包括限流电感、箝位电容及限流电阻)参数设置合理与否关系到高压变频器的安全运行。文中分析了直流环节的时间常数大于和小于脉宽调制的死区时间的IGCT开关特性,从而得出在直流限流电路的时间常数小于PWM调制的死区时间,IGCT开通时的di/dt相对较小,反之,则di/dt相对较大并有可能损坏器件。通过简化实验电路来模拟三电平高压大功率变频器换流过程,实验结果验证了当直流限流电路的时间常数小于PWM调制的死区时间时,开关管的di/dt较小。

滑模控制在APF直流侧电压控制中的应用研究

在并联型有源电力滤波器(APF)中,直流侧电压的稳定对APF的性能起着非常重要的作用。针对并联型APF直流侧电压传统控制方法的不足,将改进的趋近率滑模控制运用于三电平并联型APF的直流侧电压的控制中。仿真和实验结果表明,该滑模控制器有效地提高了直流侧电压控制的鲁棒性,对三电平并联型APF直流侧电压控制技术实用化具有很高的价值。

储能用宽范围输入改进型串联Z源逆变器

针对储能用逆变器提出一种带有旁路开关的改进型串联Z源拓扑,在电池电压较高时将Z源网络切除,保留原串联Z源逆变器优势的同时,其降压模式工作特性与传统电压源逆变器相同,Z源网络不产生损耗,且可实现能量双向流动。首先对改进型串联Z源逆变器的工作模态进行了分析,推导了输入输出电压关系,并给出了Z源网络参数设计原则。然后给出了一种输入电压前馈、电容电压反馈的直流链电压控制策略,最后通过仿真与实验证实了拓扑与控制策略的有效性。

直流侧低频电流纹波优化单相全桥逆变器设计

为了优化单相全桥逆变器的直流链路上的电流纹波,设计了一种增强型的单相全桥逆变器及其控制策略,可有效降低直流链路电流纹波,并同时在交流输出端提供了优质的正弦电能。加强型全桥逆变器增设了一对额外的开关,通过设计互补控制方案,可防止双倍频纹波电流流入逆变器的输入端,直流输入侧仅需提供输出功率的直流分量。最后,试验结果验证了所设计的增强型单相全桥逆变器的效果。

三相高频环节逆变器带BLDCM负载原理研究

高频链逆变技术具有功率密度大、可靠性高和电气隔离等特点,新能源电动汽车技术的发展也拓展了其应用领域。研究了一种用于电动汽车的含有高频环节的带无刷直流电机(BLDCM)驱动器,即逆变型高频链周波变换驱动器。针对周波变换器的双向开关特征,运用解耦思想,提出了一种适用于BLDCM负载的新型调制策略,详细分析了高频链逆变器在变压器前级逆变环节高频开关工作周期内的工作模态。系统仿真和实验结果证明了高频链周波变换器带BLDCM的可行性。

并联型有源电力滤波器的电流跟踪控制实现方法

在传统的无差拍电流跟踪控制基础上,提出了一种改进的无差拍电流跟踪控制方法.该法首先采用线性预测方法,在当前时刻预测出有源电力滤波器在下一时刻的输出电流参考值,然后用有源电力滤波器的离散化电流跟踪控制数学模型计算出脉冲宽度调制信号的占空比.这样就弥补了传统的无差拍控制方法因算法复杂导致计算延时的不足.同时,在有源电力滤波器系统投入逆变运行前,采用直流侧电容预充电和使直流侧电压线性增加的方法,防止启动时产生直流侧冲击电流;采用直流侧电压比例-积分控制方法,使得系统在逆变过程中,直流侧电压大小只在一定范围内波动.而且,此控制策略在基于数字信号处理器TMS320LF2407A的硬件平台上得以实现,并对有源电力滤波器在投入运行前后的系统网侧电流波形进行了实验分析.实验结果表明,所提的电流跟踪控制和直流侧电压控制方法可以使有源电力滤波器有效滤除电网中的谐波电流.

高压直流输电模块化多电平换流器拓扑研究

基于VSC(Voltage Source Converter)的高压直流输电为解决大规模清洁能源并网等问题提供了新方法,现已投运的VSC-HVDC工程无法有效处理直流故障。阐述传统H-MMC拓扑无法快速有效阻断直流侧故障电流的原因,重点对比分析目前已提出的3类具备直流侧故障切除的改进型换流器拓扑结构的共性与不同点,研究其清除直流侧故障的机理。通过PSCAD/EMTDC软件对不同拓扑组成的换流器进行仿真分析,验证了提出的换流器阻断直流侧故障电流的机理,改进型拓扑组成的换流器具有较好的应用前景。

新型并联谐振直流环节零电压开关逆变器

此处提出了一种新型的谐振直流环节软开关逆交器。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,实现了逆交桥开关器件的脉宽调制(PWM)软开关动作,同时,辅助谐振单元的开关也为软开关操作,逆变器中的续流二极管和辅助谐振单元中的二极管的反向恢复损耗也减小了。而且开关器件承受的电压都没超过直流电源电压。该软开关逆变器控制简单且不依赖于负载条件,过渡过程所需时间可自由选择。对逆变器工作原理进行了分析,制作了一个10 kw的实验样机,实验结果验证了该软开关逆变器的有效性。

BLDCM高频链驱动器的三三换相信号构造及运行

为克服传统非隔离型三相逆变器驱动无刷直流电机(BLDCM)三三导通运行时潜在的桥臂直通短路问题,研究了高频链矩阵式逆变器驱动BLDCM三三导通控制,采用基于方波的解结耦调制实现了矩阵变换器的安全换流。针对三三导通换相信号与霍尔位置信号跳变沿不重合,不能直接通过霍尔位置信号提供换相信号的问题,提出了通过对霍尔位置信号六倍频获得三三导通换相信号的构造方法。分析了高频链矩阵式逆变器在一个扇区内的工作模态,阐述了新型换相信号构造原理,在Matlab/Simulink仿真的基础上进行了实验验证。

全桥双向电流高频链逆变器

提出了一种新颖的全桥双向电流源高频链逆变器的拓扑结构，并详细阐述了工作原理、控制方案和设计方法。２５０ＶＡ／５０Ｈｚ输出、５０ｋＨｚ开关频率的实验结果表明该逆变器具有以下优点：双向功率传输、拓扑结构简单、使用器件少、控制方案简单、效率高、可靠性高以及良好的动态响应。

辅助电路损耗低的并联谐振直流环节逆变器

为使逆变器工作在高效率状态,本文设计了辅助电路损耗低的并联谐振直流环节逆变器,仅在直流环节电压上升的过程中,触发位于直流环节的辅助电路的谐振;在直流环节电压下降过程中和负载电流瞬时值较低时,辅助电路不发生谐振,这有利于实现辅助电路的低功耗.说明了电路的工作流程.实验波形显示出开关器件取得了软切换.因此,该电路结构有利于优化逆变器效率.

分布式光伏发电系统中的微逆变器技术研究

微逆变器可实现独立的光伏模组最大功率点追踪控制,极大优化并网光伏发电系统的光伏能量转换,提供即插即用概念。光伏微逆变器在功率变换中,常采用高频变压器升压产生期望的输出交流电压,根据直流链配置可以分为直流链、伪直流链和无直流链3种微逆变器拓扑结构。微逆变器控制技术包括最大功率点追踪控制技术、输出电流控制技术、孤岛效应侦测与保证技术等,且功率开关对于改善微逆变器的转换效率至关重要。

准Z源逆变器电容电压最佳值设置的研究

准Z源逆变器(QZSI)的升压能力(直流链母线电压)由直通占空比决定,逆变能力由调制比决定,直通占空比和调制比相互制约。主要是研究如何设置QZSI的电容电压最佳值,即获得最合适的升压能力和逆变能力,以优化效率,且分别在常用的几种升压方式下,对电容电压的最佳值设置进行了详细理论推导。仿真和实验结果证明了理论推导的正确性。

基于频率分割和虚拟直流机的混合储能控制策略研究

针对直流微电网混合储能中能量电池使用寿命的问题,设计频率分割器和功率调节环节,通过对系统净功率进行分割,提升混合储能的平抑效果和能量电池的使用寿命。并考虑到微电网储能变换器低惯量和弱阻尼的特点,采用虚拟直流发电机控制策略,提升系统的暂态稳定性。仿真结果表明,相较于传统PI控制,所设计的控制策略可以使母线电压波动小于0.53%;并且能量电池的功率波动和功率电池相比,变化趋势明显更加平缓。

一种基于双向反激DC/DC变换器的逆变拓扑

提出一种基于双向反激DC/DC变换器的逆变拓扑电路,介绍了电路的工作原理和控制原理,给出了优化的控制方案和主要参数设计,并进行了实验验证。解决了半桥双向电流源高频链逆变器2个桥臂电容电压不平衡的问题及推挽式双向电流源高频链逆变器需要另外设置抑制电压尖峰电路的问题。在反激逆变器工作在电感电流连续模式的基础上,引入了同步整流控制策略,同时实现了零电压开通,有效地减少了整流管的通态损耗及开关损耗。电路结构简单,运行可靠;具有良好的稳态和动态特性,负载适应性好,具有四象限运行的能力。

交联聚乙烯绝缘高压直流电缆电场分布计算

为设计交联聚乙烯(XLPE)绝缘高压直流电缆的结构,在实验基础上总结出进口高压直流电缆XLPE绝缘材料的电导特性方程,利用COMSOL Multiphysics软件通过电场和热场耦合仿真计算了电缆在不同负荷下的电场分布。研究表明,在电场强度较低和较高时,进口高压直流电缆XLPE绝缘材料的电导率随温度变化明显,电场强度变化几乎不对其产生影响;在某一电场强度范围内,温度和电场强度的改变均会使XLPE的电导率发生明显变化,该场强范围随温度而变化;所设计高压直流电缆在两种敷设环境下100%负荷时电场分布均匀;在电缆传输电流较大时,电缆XLPE绝缘内的温度梯度增大,电缆绝缘外表面处电场强度最大。基于有限元法的多物理场耦合仿真计算是研究XLPE绝缘高压直流电缆电场分布的有效手段。

DC/AC三相软开关PWM逆变器的研究

常规的PWM逆变电路中,电力电子开关器件在大电压下导通,大电流下关断,处于强迫开关过程,因而存在开关损耗大、工作频率低、体积大及电磁干扰严重等缺点。本文在理论分析的基础上,将PWM调制技术与软开关技术相结合,利用单片机和大规模PWM集成芯片,设计了一个用于异步电机驱动的三相SPWM调制型的开环VVVF控制的软开关逆变器电路的控制方案,对几个关键性电路的工作原理作了较为详细的的分析说明,给出了部分实际的电路形式和运行结果。

三相三线三电平有源滤波器的优化3D-SVPWM法

三相三线有源滤波器(APF)由于没有中性线,一般不考虑零序分量,通常采用二维空间矢量调制法(2D-SVPWM),然而造成中性点电压偏移,使开关管电压应力加大。提出用三维空间矢量调制法(3D-SVPWM)对三相三线三电平有源滤波器进行调制,控制零序分量保证中点电压稳定,间接控制直流侧电容电压的平衡。通过对3D-SVPWM法开关时间进行归纳,发现开关时间只需根据参考矢量所在的相位划分成12个扇区进行计算。因此可以去除子扇区的划分,简化了3D-SVPWM的运算时间,同时消除子扇区划分误差。仿真与实验证明,采用所提出的优化3D-SVPWM法不但补偿谐波效果好,直流侧电容电压也较平衡。

高占空比反激逆变器研究

提出一种反激逆变器拓扑结构,该逆变器工作于电感电流断续模式。介绍了电路的工作原理和控制原理,给出了控制方案和主要参数设计。通过实验验证了电路具有良好的稳态和动态特性,负载适应性好,运行可靠,具有四象限运行的能力。采用电源输出能量的通道与接收回馈能量的通道完全分离的方式,使得最大占空比可以大于0.5,从而得到了较宽范围的输出、输入电压。电路结构简单,主电路只需要3只功率开关管就实现了 DC/AC 单级变换和能量双向传输。