混合级联十一电平逆变器功率与开关损耗双均衡倍频调制方法

混合级联多电平逆变器可以利用较少的开关器件实现较高电平输出,进而得到了广泛应用;但实现高低压单元间功率均衡难度更大。直流侧采用电池组模块进行供电时,功率达不到均衡会使得各H桥单元对应的电池组模块处于不同的放电特性,增大了故障概率和维修难度且增加了后期的维修成本。针对此问题,提出2种1:1:1:2混合级联十一电平逆变器功率和开关损耗双均衡倍频调制方法。首先,2种方法分别对3个低压单元采用三角载波、重构载波进行移相,从而实现在全调制度范围内将逆变器的等效开关频率由fc提高至6fc/12fc;使得低压单元各开关器件开关次数均围绕在60次/174次左右上下浮动,实现了低压单元内开关损耗均衡;使得调制度M=0.9/0.6/0.3时低压单元输出功率均围绕在657.5 W/293.5 W/73.5 W上下浮动,实现低压单元间的功率均衡,其次对高压单元采用阶梯波低频调制,随调制度的变化对导通角进行动态调整,使得高压单元各开关器件开关次数均为1次,实现了高低压单元内开关损耗均衡;使得调制度M=0.9/0.6/0.3时高压单元与低压单元输出功率均围绕在1317 W/657.5 W、586 W/293.5 W、146.5 W/73.5 W上下浮动,实现了高低压单元间功率均衡,之后对比分析2种方法各自的优缺点及其适用场合。最后,通过实验验证该方法的正确性和可行性,并给出了直流电压比为1:1:1:...:x的混合级联H桥逆变器双均衡的普适方法。

集中式光伏电站发电效率提升研究综述

随着国家“双碳”目标的逐步推进,新能源特别是光伏发电占比不断提高,集中式光伏电站因其较高的发电效率而备受关注,成为我国未来电力发展的重要方向。集中式光伏电站是目前光伏发电领域中发展较为成熟的一种形式,其大规模的设计和建设为发电领域的可持续发展提供有效的解决方案。然而,如何进一步提升其发电效率一直是一个重要的研究课题。在集中式光伏发电站发电过程中,其发电效率与诸多因素有关。因此,为提升集中式光伏电站发电效率,该研究针对诸多影响因素进行分析,并给出具体提升策略,具有较高的实用性和推广价值。

基于功率开关-二极管基本单元多电平逆变器及其功率均衡调制策略研究

针对级联H桥型多电平逆变器开关器件随逆变器输出电平数增加显著增多的问题,提出一种以功率开关器件-二极管为基本单元的新型多电平逆变器。该逆变器仅使用较少开关器件即可实现高质量电平输出,且该拓扑开关损耗低、效率高,不仅易于扩展还能有效避免级联单元间电流倒灌等问题。针对传统正负反向层叠载波调制策略调制下逆变器存在级联单元间输出功率不均衡的问题,在传统调制策略基础上推导分析区域功率,提出了一种基于部分载波循环的功率均衡调制策略,并验证了载波循环规律的普适性,所提调制策略能在保持输出电压波形质量不变的情况下,载波仅变换2(n-1)次即可在nT_(o)/2内实现级联单元输出功率均衡以及开关损耗平均分配,并提高电源利用率。最后搭建两单元七电平逆变器实验平台对所提调制策略进行了实验验证。

飞跨电容多电平逆变器开关损耗最小PWM方法

该文在理论分析的基础上建立了飞跨电容多电平逆变器载波相移PWM方法和空间矢量PWM方法之间的联系,并以此为依据,提出了飞跨电容多电平逆变器开关损耗最小PWM方法。与传统的载波相移PWM方法相比,该方法使飞跨电容多电平逆变器每相输出在一个开关周期内有120°不开关区域;根据负载的功率因数角,通过调整注入的零序电压,使120°不开关区域最大程度地位于负载电流的最大处,因此该方法大大减小了开关损耗,提高了系统的效率。仿真和实验结果证明了该方法的正确性和可行性。

基于间接电流控制的并网逆变器

提出了一种用于并网逆变器的间接电流控制新方法。该方法是在状态平均法的基础上对并网逆变器工作时的基本模态进行分析,推导出实现单位功率因数并网的占空比的控制函数,从而通过控制可调占空比对并网逆变器的输出电流进行控制。该方法的特点是控制电路中只有2个电压回路来调整可调占空比,由于没有电流检测回路,省去了工频变压器和电流互感器,使得控制结构简单,控制成本低;仿真结果表明,与其他传统的PWM控制方式相比,该方法具有抗干扰能力强、开关损耗小、输出电压的谐波畸变率小等优点。

基于空间矢量滞环控制的新型容错三相四开关并网逆变器

三相双降压式并网逆变器是一种性能优良的新型拓扑,在可再生能源发电中具有重要应用价值。为了使三相双降压式并网逆变器在发生故障后能容错运行,提出了新型容错三相四开关并网逆变器并用来做三相双降压式并网逆变器故障重构后的运行拓扑,从而提高系统的可靠性。为了使故障后重构的新型容错三相四开关并网逆变器依然能向电网输送高质量的电能,并获得很好的动态性能和稳态性能,在等效分析的基础上研究了新型容错三相四开关并网逆变器空间矢量滞环控制。仿真结果表明,采用空间矢量滞环控制后的新型三相四开关并网逆变器对输入扰动和电网扰动都具有很好的抑制能力,表现出很好的动态和稳态性能,且输出并网电流波形谐波含量低,波形质量好,能保证故障后的可靠供电。

一种降低三电平逆变器开关损耗的PWM方法

在多电平变换器中,开关损耗影响电力电子器件潜能的发挥。在分析三电平逆变器空间矢量合成和开关损耗成因的基础上,提出一种用在三电平逆变器中能针对不同负载降低开关损耗的PWM方法,它根据负载功率因数cosθ,通过调整零序分量实现。当cosθ≥(3^(1/2)/2时,可使开关不动作范围位于负载电流峰值处,从而有效降低开关损耗;当cosθ<3^(1/2)/2时,降低开关损耗效果有所降低。这种降低开关损耗的PWM方法简单易于实现。仿真结果验证了方法的可行性。

双级矩阵变换器的简化调制方法

双级矩阵变换器是一种由整流级和逆变级构成的、具有新型拓扑结构的变换器。为此针对整流级提出一种简化的脉冲宽度调制(PWM)方法,该方法计算占空比简单,而且可以使整流级在每一个开关周期内输出的直流电压的平均值为常数,综合了常规算法的优点。在新调制方法的思想下,给出了调节输入侧功率因数的详细方法,并分析了输入功率因数调节受限的范围。最后应用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真结果验证了所提出的新调制方法的正确性。

逆变焊机功率因数的分析与校正

给出了实验测量及仿真分析两种获得逆变焊机功率因数的方法，分析及测量的结果表明，逆变焊机功率因数的大小随输入滤波电容容量的增大而减小，随输出功率的增大而增大，在输出额定容量时，其功率因数最大。文章最后探讨了提高逆变焊机功率因数的途径，研究表明通过软开关功率因数校正环或同步给定校正可以提高逆变焊机的功率因数。

全范围内中点电位平衡的三电平变换器调制策略

中点电位的平衡是保证中点钳位型三电平变换器安全可靠运行的必要条件。因此,提出了一种可在全功率因数、全调制度范围内维持中点电位平衡的调制策略。该调制策略的特征为在1个开关周期内只有3次开关动作,并提出了适合于该调制策略的中点电位恢复算法。与基于载波的脉宽调制和虚拟空间矢量调制方法相比,所提出的调制策略能在很大程度上降低开关损耗,并且具有较好的输出电压波形质量和较强的中点电位控制能力与恢复能力。最后,通过实验对比了现有的调制策略,验证了所提调制策略的可行性和优越性。

开关损耗优化的级联型逆变器全区域空间矢量调制策略

利用错时采样技术将级联型逆变器的多电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)简化为逆变器各层采样点相互错开,每个采样点仅需控制某层3个功率单元的分解三电平SVPWM调制;通过分析功率单元H桥电路的内在关系,本文从三电平短矢量的6种冗余开关形式中选出一种开关损耗最优的开关动作序列;推导出逆变器正常运行状况下的线性调制策略,以及故障运行状况下维持输出基波电压不变的三电平过调制策略;最后利用傅里叶级数推算出线性调制和过调制区域内输出基波和谐波电压幅值的计算公式。通过样机实验表明,本文提出的调制策略在保证开关损耗最优的前提下,不仅可以应用于线性调制区域,而且也可以应用于过调制区域,同时两个区域内都能保证基波电压的幅值随调制比成线性输出关系。在功率单元直流电压下降或部分功率单元故障旁路时,使用过调制策略可以使系统从线性工作状态平稳过渡到六阶梯波状态,直至六阶梯波时输出最大值;同时,相应过调制算法易于软件实现,是一种适用于级联型逆变器的全区域调制方法。

一种用于推挽式电压型逆变器的低损耗无源吸收电路

提出并实现了一种推挽式PWM电压型逆变器用无源吸收电路;设有独立的放电回路让缓冲电容器上的能量部分地回馈到直流电源中,高频放电能量不会叠加在输出电压上;缓冲电容器的电压被钳位,使得推挽电路特有的倍压不会在吸收电路上造成额外的损耗。给出吸收电路参数的设计准则和计算实例,在200VDC和30kW级的中压中功率逆变装置中发挥了推挽拓扑的优点。理论分析和实验验证了所提方法的有效性。

三相光伏并网逆变器定频控制算法的研究与实现

为了达到提高光伏并网逆变器动态性能的目的,以及实现单位功率因数输出的要求,从三相光伏并网逆变器的拓扑结构以及工作原理入手,建立了逆变器在两相旋转坐标系下的解耦模型。结合坐标变换和电流解耦控制策略构造了逆变器的双闭环控制结构,对控制器的取值给出了较为合理的参数,通过频率分析验证了双闭环结构的稳定性。采用SPWM调制方式对逆变器开关频率进行调节,通过仿真波形验证了固定开关频率控制算法的有效性。最后,利用TMS320LF2407搭建了实验验证平台,得到了在给定开关频率分别为2、5 kHz条件下的逆变侧电压电流波形,通过逆变器输出电流波形及PWM输出波形的分析,验证了固定开关频率控制策略的可行性。

光伏并网逆变器固定开关频率控制策略的研究

从三相光伏并网逆变器的拓扑结构及数学模型入手,对逆变器基于固定开关频率控制策略进行了详细的分析与阐述。结合坐标变换和电流解耦控制策略构建了逆变器直流电压、电流内环的双闭环控制结构,对双环控制器的取值给出了较为合理的参数,并结合TMS320LF2407处理器搭建了实验验证平台。通过逆变器输出电流波形及PWM输出波形的分析,验证了固定开关频率控制策略的可行性。

一种可提高单相光伏并网逆变器功率密度的新型功率解耦拓扑

滤波电感、电解电容和散热器是逆变器中体积占比最大的元件,为了提高具备功率解耦功能的单相光伏并网逆变器的功率密度,该文从滤波电感的功率处理的数学函数出发,推导可以减小电感体积、解耦电容体积、减小开关器件损耗的控制原理,演绎出一种提高了单相光伏逆变器功率密度的Boost型功率解耦单相逆变器拓扑。搭建额定功率为750 W的Matlab仿真模型和RT-LAB硬件在环仿真实验模型进行验证,与传统逆变器拓扑相比,该拓扑在实现功率解耦功能的基础上,减小了滤波电感的电感量和开关器件的开关损耗,提高了逆变器的功率密度和运行效率。

一种零电压转换双升压有源功率因数校正变换器

针对双升压功率因数校正(DBPFC)变换器在低电压大电流输入时开关损耗大、效率偏低的问题,提出一种可实现零电压转换(ZVT)的有源DBPFC变换器拓扑。通过增加一个有源辅助谐振支路和适当的控制策略,可以大幅减少主电路开关管和升压二极管的开关损耗,同时并未增大各开关器件的电压应力。详细分析了变换器拓扑在一个开关周期内的工作模态,对软开关实现条件和实现类型进行了理论分析的同时给出了主要的仿真波形。设计了基于该拓扑的原理样机,样机输出波形验证了理论分析的正确性,表明各开关器件均实现了不同类型的软开关,样机效率曲线表明变换器能提升工作效率达到1.2%~2.2%。

隔离型三相并网逆变器的开关损耗优化控制

提出了一种降低隔离型并网逆变器开关损耗的增益型空间矢量脉宽调制(G-SVPWM)方法。对并网逆变器系统各部分的功率损耗进行了分析,并将其分为两种类型,其中铜损耗与铁损耗定义为不可控损耗,功率器件IGBT与二极管的开关损耗定义为可控损耗。可控损耗的降低可通过向SVPWM算法中的三相参考电压配置增益环节来实现。这种G-SVPWM控制方法简单,软件算法易实现,实验结果验证了其可行性与正确性。

一种全范围内中点电压平衡的中点钳位型三电平变换器的扩展非连续脉宽调制策略

在中点钳位型三电平变换器(neutralpointclamped three-levelconverter,NPCTLC)中,非连续脉宽调制方法(discontinuous pulse width modulation,DPWM)可有效降低开关损耗,但在中点电压平衡控制上存在不足。提出一种由传统DPWM模式(convention DPWM mode,C_MODE)和扩展DPWM模式(extended DPWM mode,E_MODE)组合的混合调制策略,称之为扩展的非连续脉宽调制方法(extended discontinuous pulse width modulation,EDPWM)。C_MODE和E_MODE在控制中点电压平衡方面具有很好的互补性。EDPWM可在全调制度全功率因数范围内实现中点电压平衡。由于C_MODE和E_MODE在一个开关周期内的开关次数分别为2次和3次,使得EDPWM在很好地控制中点电压的前提下,能兼顾开关损耗。对多种调制策略在开关损耗及中点电压控制能力等方面进行对比;通过实验验证EDPWM的可行性和优越性。

SiC肖特基二极管在大功率PFC中的应用

有源功率因数校正(Active Power Factor Correction,简称APFC)是大功率电源应用的一项关键技术。分析了Boost PFC电路中半导体器件的开关损耗以及SiC肖特基二极管的工作特性。SiC肖特基二极管可以有效降低开关损耗,并有助于大功率APFC电路实现高频率应用。在一台3.6kW的样机上,利用SiC肖特基二极管实现了150kHz的开关工作频率。

三相大功率焊接逆变电源APFC

为了解决焊接逆变电源中出现的电流严重畸变问题,提出了一种新颖的控制技术,即对三相大功率焊接逆变电源采用功率因数校正技术。提出了有源功率因数校正(APFC)的新方案,并采用单周期控制技术进行了分析和研究,为了提高整个电路的效率和开关损耗,在APFC主电路中运用了软开关技术,最后通过仿真和实验验证了所提方案的的可行性。