三相四桥臂逆变器控制方法研究

在边远海岛建设的海洋能独立电站通常采用逆变器为用户供电,由于生活用电多为单相负载或非线性负载,因此采用四桥臂逆变器,可灵活、高效地为不对称负载及非线性负载提供三相对称电压。对三相四桥臂逆变器的数学模型及控制方法进行研究,针对常见方法中存在的问题,提出将逆变器各交流变量分别进行正负序d,q,0变换,由前三桥臂调节输出电压正负序分量,由第四桥臂调节输出电压零序分量的控制方法,并在不同类型负载情况下,对该控制方法进行仿真与实验,验证了该方法的有效性。     

三相四桥臂逆变器直接并联控制策略

在三相三桥臂逆变器(3P3L-Inv)拓扑的基础上引入第4桥臂构建的三相四桥臂逆变器(3P4L-Inv),具有优良的三相解耦带不对称负载能力,且可以通过注入3次谐波的方法提高直流电压利用率.逆变器并联是电力电子系统扩容的主要方法之一,共直流母线直接并联的三相四桥臂逆变器(3P4L-DP)中第4桥臂电感电流若不采取适当控制策略,会导致并联逆变器第4桥臂电感存在较大的环流,严重时会损坏逆变器.此外,采用3次谐波注入的3P4L-DP,由于主电路器件参数不一致性,将进一步导致并联模块之间的零序环流问题.在此通过分析第4桥臂环流与三相零序环流的生成机理,提出一种4桥臂逆变器直接并联控制策略,使得并联模块的各桥臂电感电流均得到统一控制,抑制了桥臂间的零序环流,实现了各路桥臂电感电流的动/稳态均流.仿真及原理样机实验充分验证了控制策略的正确性.     

基于三相四桥臂的不均衡负载逆变仿真分析

三相逆变器在较重的不平衡负载影响下输出的电压波形会畸变.基于三相四桥臂逆变器给出了解决这一问题的控制策略.使用９０°对称分量法对各序电压进行分解,分解后的正序与负序分量使用双闭环 PI方法进行控制,零序分量则采用虚拟构造αβ坐标系进行控制,最后用三维空间电压矢量调制算法 (３D-SVPWM)产生控制脉冲驱动四桥臂逆变器.仿真结果证实了控制策略的有效性,三相四桥臂逆变器在带三相不平衡负载的情况下输出也是均衡的.     

三相四桥臂逆变器的非数字化控制策略

三相四桥臂逆变器较成熟的控制策略都需依赖数字信号处理器来实现,但数字化控制的精确性受较多因素制约,其控制效果在一些场合并不理想。本文在分析了三相四桥臂逆变器数学模型的基础上,研究了一种三相四桥臂逆变器的非数字化控制策略,各相桥臂采用了改进的电压电流双闭环控制,通过加入谐振控制器提高逆变器的稳态精度,通过补偿零序谐波提高逆变器的输出正弦度和直流母线电压利用率;第四桥臂采用零序谐波电压PWM控制,保证了逆变器具有较强的带不平衡负载能力。仿真和实验验证了该控制策略具有方法简单、易于模拟电路实现、逆变器输出波形质量高、带不平衡负载能力强、动静态性能良好等优点。     

基于预测电流控制的四桥臂SVG研究

文章针对低压系统中三相三线制静止无功发生器SVG(static var generator)无法实现零序电流补偿的情况,设计了一种四桥臂逆变器SVG主电路,采用改进的无功电流检测方法对含零序分量的电流进行检测,并采用预测电流控制策略对SVG进行控制,使其有效地对系统中的不平衡零序电流进行补偿。通过在Simulink环境下搭建的两电平四桥臂SVG仿真分析表明,本文中的控制方法可以有效地对负载不平衡系统进行无功补偿。     

三相四桥臂逆变器输出电压负序分量抑制研究

与其它拓扑类型的三相四线逆变器相比,三相四桥臂逆变器具有电路形式简单,体积小,电压利用率高等突出优点,并通过增加第四桥臂,使其具有带不平衡负载的能力.然而由不平衡负载引起的三相不平衡电流会导致输出电压中含有负序分量和零序分量,对此可以采用两组PI控制器来实现输出电压控制.一组基于逆时针旋转坐标系的PI控制器用于调节正序电压分量,另一组基于顺时针旋转坐标系的PI控制器用于消除负序电压分量的影响.在此,提出并分析了一种基于两组旋转坐标系的三相四桥臂逆变器双闭环PI控制器设计方案,在此基础上设计了一台5kVA样机,并通过了实验验证.     

基于改进滞环控制技术的四桥臂逆变器

针对三相不平衡或非线性负载,提出了一种采用内环空间矢量电流调节器和外环同步坐标比例控制器相级联的三相四桥臂逆变器的控制方案,实现了对三相四桥臂逆变器的解耦控制;并在控制器中设计了不对称模块,从而改善了逆变器接平衡负载时,三态滞环比较器无法跟踪的情形。仿真结果表明该方法具有良好的控制特性。     

一种基于3次谐波注入的并联三相四桥臂逆变器均流控制策略

三相四桥臂逆变器(3p4l)在三相三桥臂逆变器的基础上引入第四桥臂,使得三相能够解耦控制并具备带不对称负载能力,在此基础上采用3次谐波注入可以提高逆变器的直流电压利用率。若将多个三相四桥臂逆变器单元共直流母线并联,能够实现扩容。但是并联单元的电感电流若不采取控制,会导致环流问题,严重时会损坏逆变器。在基于平均电流均流控制策略的基础上,采用一种适用于模拟电路实现的3次谐波注入方式。由于主电路元器件参数的不对称性,并联单元各自生成的3次谐波不对称,增大了并联单元之间的零序环流。针对该问题,提出一种基于各并联单元3次谐波信号平均值法的三相四桥臂逆变器并联均流控制策略。在保留3次谐波注入的同时使得并联模块四个桥臂电感电流得到控制,消除环流,实现了并联桥臂均流。最后通过仿真和实验验证了控制策略的正确性。     

不平衡工况下基于虚拟阻抗法的并联三相四桥臂逆变器的桥臂控制

不平衡工况下,三相四桥臂逆变器并联系统不仅可以输出平衡的三相电压波形,而且还可以拓展系统的容量。与传统的三桥臂逆变器并联系统相比,三相四桥臂逆变器并联系统需要对正序、负序和零序电流进行控制,因此三相四桥臂逆变器的并联控制系统更为复杂。该文对三相四桥臂逆变器并联运行时,各序电流的分配进行了分析。为了使逆变器输出的正序、负序和零序电流能够按并联逆变器的容量分配,提出了正序电流使用下垂控制、负序电流与第四桥臂电流使用虚拟阻抗法分别控制正序、负序和零序电流的分配,并且对三相四桥臂逆变器的前三桥臂与第四桥臂分别进行控制,最终在不平衡工况下使并联三相四桥臂逆变器系统输出电压平衡且输出电流和输出功率按并联逆变器的容量分配,减小系统的环流。仿真和实验验证了该方法的有效性。     

四桥臂逆变器控制方法的研究

提出一种基于瞬时对称分量法的四桥臂逆变器控制方法,该逆变器在带三相不平衡负载的情况下,可提供三相平衡电压。瞬时分量法可将三相电压和电流分解为瞬时的正序、负序和零序分量,并在各自的参考系中转变为直流信号,再分别加以PI控制。这里介绍了控制器设计的详细推导过程和软件实现。最后,给出基于TMS320F2812控制的实验结果,验证了该方案的正确性和可行性。     

3×4矩阵变换器的双电压控制策略

针对3×3矩阵变换器(MC)不能带不平衡负载问题,应用3×4 MC拓扑结构,其增加的中线桥臂连接到负载中性点。继承3×3 MC的双电压控制方法,并根据其调制过程的分析、推导,得出在不平衡负载情况下,三相桥臂的输出电压中含有零序分量。对中线桥臂单独采用脉宽调制方法,控制负载中性点的电压为相应的零序电压,从而使输出负载电压为三相对称电压。最后应用MATLAB/Simulink进行了仿真,仿真结果表明,应用所提出的控制策略,3×4 MC可以为不平衡负载提供三相对称的电压,验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

三相电压不平衡微电网的自适应补偿控制

由于单相负载、三相负载和非线性负载的混用,以及负载分布的不均衡,使得微电网三相电压不平衡问题比较突出。针对该问题,提出依据三相电压不平衡度调整逆变器各相输出功率的自适应控制策略。首先,建立了并网逆变器补偿控制原理框图,采用比例谐振(QR)控制器对电流进行无静差跟踪。然后,搭建了单相电压偏低和两相电压偏低的不平衡状态数学模型,依据四桥臂三相逆变器的三相电压具有可解耦独立控制的特性,将对三相电压的控制转变为对单相电压的控制,同时提出了改变并网断路器和相间断路器的开关状态,从而改变逆变器各相之间连接状态的控制方法,并且设计了补偿控制系数。最后利用MATLAB/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明所提出的补偿控制可使三相不平衡电压得到有效补偿。     

三相四桥臂并网逆变器的无差拍比例谐振控制

在三相并网逆变器中,无差拍控制简单实用、动态响应速度快,但是难以实现零稳态误差控制,并且会导致并网电流谐波含量增大。针对以上问题,利用比例谐振(PR)控制器对于特定频率谐波抑制能力强的优势,采用无差拍控制器复合PR控制器控制并网电流,可以在保证动态响应速度的前提下大大减小系统稳态误差。首先建立三相四桥臂并网逆变器模型,然后利用电流权重控制方法将系统降为一阶系统。根据内模原理设计了PR控制器,对高次谐波进行谐振补偿,降低了并网电流总谐波畸变率(THD)含量。实验结果表明所提控制策略可以取得较快的动态响应速度和较好的稳态性能。     

基于三相四桥臂的双模式变流器控制策略研究

针对微网系统在离网模式下,给不平衡负荷供电之一问题,文中采用三相四桥臂作为双模式变流器拓扑,并设计了并网与离网双模式工作及并离网模式切换的控制策略,可解决离网模式下不平衡负载引起的电压不平衡问题。根据不同模式下三相四桥臂变流器的数学模型,采用电网电压定向的电感电流闭环控制策略实现并网模式运行,采用双同步旋转坐标系下的正负序电压控制以及零序电压的比例谐振控制策略实现离网模式运行。同时,采用一种控制模式的平滑切换方法来实现并网与离网两种模式的独立运行。最后,通过仿真对采用的双模式变流器控制策略进行了验证。仿真结果表明,采用的双模式控制策略在并网模式下可以准确跟踪功率指令,在离网模式下可有效抑制不平衡负载的扰动,实现输出电压平衡。在并离网切换过程中,该控制方法能够减小负载电压变化与输出电流的冲击,实现负载的不间断供电。     

中频三相四桥臂逆变器控制策略不平衡 负载状态相量模型分析

三相四桥臂逆变器具备不平衡负载工作能力与三相解耦控制功能,但是在中频场合基于模拟控制的四桥臂控制策略较为复杂。该文基于第四桥臂开环、闭环控制方法,结合三次谐波注入控制策略,采用建立主电路电压、电流以及控制环路信号相量模型的方式,通过分析和对比不同控制策略在不平衡负载下的工作特性,得到第四桥臂控制方法与电路参数的关系,总结控制策略设计依据。证明基于三相电流环输出控制信号合成的三次谐波能够在不平衡负载状态实现对第四桥臂大部分零序分量的补偿。在此基础上,提出一种结合三次谐波注入与中线电流闭环的控制方法,该方法在保证直流电压利用率的同时,进一步提高了不平衡负载下三相输出波形质量。该文还通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

三相光伏逆变器的设计和控制

为解决传统三桥臂逆变器在负载三相不对称情况下难以输出对称的三相电压的问题,提出一种新的逆变器,可以在不平衡负载情况下有效抑制不平衡负载电流对电压的扰动,保证输出三相电压近似对称,其控制方法利用新型的三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM),CLARK和PARK坐标变换的闭环控制.通过MATLAB的仿真试验,验证了三相四桥臂在一定程度上能够解决不平衡负载下输出三相对称电压的问题.     

三相四桥臂逆变器控制技术研究

三相四桥臂逆变器可以解决不平衡负载引起输出电压不平衡的问题。采用开环控制或传统同步旋转坐标系PI控制时,三相四桥臂逆变器输出电压仍存在不平衡现象。为了揭示其原因,首先建立了三相四桥臂逆变器数学模型,在此基础上分析了三相四桥臂逆变器输出电压不平衡的根本原因,并提出相应的解决方案。该方案有效地抑制了不平衡负载电流扰动对输出电压的影响,保证了三相四桥臂逆变器在不平衡负载情况下输出三相对称正弦电压。最后在Matlab/Simulink环境下对空载、平衡负载、不平衡负载三种情况下系统开环和闭环控制进行了仿真研究,仿真结果验证了该解决方案的正确性。     

三相四桥臂逆变器控制技术研究

三相四桥臂逆变器可以解决不平衡负载引起输出电压不平衡的问题.采用开环控制或传统同步旋转坐标系PI控制时,三相四桥臂逆变器输出电压仍存在不平衡现象.为了揭示其原因,首先建立了三相四桥臂逆变器数学模型,在此基础上分析了三相四桥臂逆变器输出电压不平衡的根本原因,并提出相应的解决方案.该方案有效地抑制了不平衡负载电流扰动对输出电压的影响,保证了三相四桥臂逆变器在不平衡负载情况下输出三相对称正弦电压.最后在Matlab/Simulink环境下对空载、平衡负载、不平衡负载三种情况下系统开环和闭环控制进行了仿真研究,仿真结果验证了该解决方案的正确性.     

基于三维空间矢量中 γ分量控制的三相四桥臂逆变器

提出了一种性能优良、设计简单的三相四桥臂控制器及其设计方法,该方法通过对三相输出电压的静止坐标变换,在各种线性与非线性、平衡与不平衡负载的分析比较中,得出了γ分量是影响三相输出电压不平衡的关键因素;通过分析四桥臂逆变器的控制规律和研究第4桥臂的作用,前3个桥臂由二维空间矢量控制,第4桥臂通过γ分量的控制对负载产生的不平衡进行全补偿,使得在三相不平衡负载下,输出的三相电压达到一个平衡状态。仿真结果验证了该方法的可行性;与现有的方法相比,三相电压和电流中谐波含量显著减少。     

一种新颖的三相四桥臂逆变器解耦控制的建模与仿真

三相四桥臂逆变器是针对三相不平衡或非线性负载的供电提出来的。该文提出了1种采用内环空间矢量电流调节器和外环同步坐标比例积分控制器相级联的三相四桥臂逆变器的控制方案，实现了对三相四桥臂逆变器的解耦控制。建立了三相四桥臂逆变器在αβγ空间的电路模型，分析了其在αβγ空间的三维电压矢量分布并由此提出了1种采用2个三电平滞环比较器和1个两电平滞环比较器相结合的内环电流调节方案。外环采用了同步坐标电压控制器，使用1个简单的比例调节器就可实现输出电压跟踪的零稳态误差，保证了良好的稳态性能。建立了整个系统在dqo坐标系下的控制模型，实现了对d,q,o3个分量的独立解耦控制。仿真结果验证了该控制方案的正确性与可行性。