不平衡负载情况下矩阵变换器的拓扑改进及控制策略

针对3×3矩阵变换器(matrix converter,MC)不能带不平衡负载问题,提出一种新型的3×4MC,新增加的中线桥臂连接到负载中性点。建立其交-直-交的等效模型,并通过在等效模型上对3×4MC带不平衡负载的分析可知,获得三相对称输出电压的关键是对负载中性点电位的控制。继承3×3MC的空间矢量调制(space vector pulse width modu- lation,SVPWM)方法,并根据其调制特点,分析SVPWM与正弦脉宽调制(sinusoida pulse width modulation,SPWM)的内在关系：SVPWM实质上是在三相正弦调制波中注入了零序分量的改进SPWM。对中线桥臂单独采用SPWM方法,控制负载中性点的电压为相应的零序电压,使输出为三相对称电压。采用开关函数法对网侧的输入电流进行谐波分析,得出输入电流中低次谐波的表达式。最后针对所提出的3×4MC用Matlab/Simulink进行仿真,仿真结果验证了其可行性。     

3×4矩阵变换器

针对3×3矩阵变换器(MC)不能带非平衡负载的问题,提出一种新型的MC,其拓扑结构在传统的3×3 MC的基础上,增加了一中线桥臂N连接到负载的中性点,构成3×4 MC.建立了3×4 MC的等效交一直-交拓扑,并分析了原拓扑与等效拓扑开关之间的对应关系.对等效拓扑中的整流级采用二维电流空间矢量调制,为逆变级提供一直流电压.介绍了三维电压空间矢量的调制原理,并通过对逆变级拓扑的分析后,将三维电压空间矢量用于逆变级的调制,便可以在负载上产生所期望的电压.将整流级和逆变级的调制进行整合,就可以得到3×4 MC的控制策略.应用Matlab/Simulink进行了仿真,结果表明:在平衡或非平衡负载情况下,3×4 MC及其控制策略都可以输出理想的三相对中线的对称电压波形.     

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。     

四桥臂微网逆变器高性能并网H-∞控制研究

微网三相逆变器输出电压波形受电网畸变电压、负载谐波电流和直流侧电压中点平衡的共同作用,为使直流侧电压中点维持稳定,并使输出电压波形跟踪参考电压,针对一种四桥臂逆变器结构进行建模,采用H-∞控制策略构造高带宽鲁棒控制器对中线桥臂和三相桥臂进行统一控制。仿真和实验表明,在较大中线电流和电网电压畸变情况下,中线桥臂能够控制中点输入和输出电流近似相等,三相桥臂能够使输出电压维持较低的谐波畸变率,提升微网供电质量。     

基于前馈补偿控制的四桥臂逆变器研究

针对三相四桥臂逆变器在不平衡负载较大时所产生的三相输出电压不对称问题,本文采用前馈补偿加双闭环控制的方法来解决这一难点.根据四桥臂逆变器平均电流模型,在理论上得出了前馈补偿控制策略.在该控制方案下的Matlab仿真波形符合所要求的三相对称输出电压,因此体现了此方案的正确性.实验结果表明,当不平衡负载较大时,加入前馈补偿控制能够使逆变器输出对称的三相电压,从而验证了该控制方案的可行性.     

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策略研究

针对传统三相三桥臂逆变器带动不平衡负载时输出交流电压对称性差的问题,研究分析三相四桥臂逆变器控制策略,前三桥臂采用输出电压正、负序控制策略,第四桥臂利用中性电流跟踪负载电流的负和来进行单独控制,可有效提高三相四桥臂逆变器的通用性,降低其控制难度,搭建Matlab仿真模型,验证了控制策略的合理可行性,实现了带动不平衡负载的能力。     

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。     

开关点预置的四桥臂三相逆变器的中线电感

对无中线电感的基于开关点预置四桥臂三相逆变器进行仿真研究,发现N桥臂在不平衡负载时流过很大的电流,且输出电压波形总谐波含量大,因此,提出在主电路中引入中线电感。在带不平衡负载的不平衡指标的约束下,通过理论推导得到最大中线电感的选取表达式。通过仿真分析,得到不同中线电感时逆变器的输出特性,以确定中线电感的最佳值。仿真和实验结果表明：中线电感的加入,减小了输出电压的零序谐波、总谐波含量及第四桥臂的开关电流,提高了变换器的效率,且在不平衡负载时有较好的输出电压对称性。     

微网逆变器不平衡负载控制技术研究

微电网逆变器的一个重要性能是离网时在三相负载不平衡情况下仍能维持三相输出电压的对称性。传统对称分量法与叠加原理虽然能在三相逆变器带不平衡负载时通过对输出电压正、负、零序分量的不同补偿来维持三相电压的平衡,但该方法运算量大,不宜控制。针对微网逆变器接不平衡负载的情况,提出一种简单有效的系统控制策略,即谐振控制器的控制方法。该控制策略免去常规控制中所需电压/电流正负序分离及环路单独控制,极大简化了系统控制结构。仿真和实验结果验证了该方法能有效抑制由不平衡负载引起的输出电压畸变,获得高质量输出电压波形。     

一种新的不平衡控制策略的研究

三相逆变器的一个重要的性能是在三相负载不平衡时仍能维持三相输出电压的对称性.传统的对称分量法与叠加原理虽然能在三相逆变器带不平衡负载时通过对输出电压正、负、零序分量的不同补偿来维持三相电压的平衡,但该方法运算量大,适时性差,不宜控制.针对大容量中频400 Hz逆变电源,提出了一种新的不平衡控制策略,即谐振控制器的控制方法.该方法可以使逆变器在带不平衡负载时仍能维持三相输出电压的平衡,并能同时应用于三相三线制和三相四线制系统.推导了它的两种实现方式.仿真结果验证了该方法能有效地抑制由不平衡负载引起的输出电压畸变,获得高质量的输出电压波形.     

三相-单相矩阵变换器容错控制与输入电流优化

为提高三相-单相矩阵变换器(3-1MC)的供电可靠性,针对开关元件的开路故障与短路故障,研究了3-1MC的容错控制调制策略并设计了带解耦电感的容错控制拓扑。利用快速熔断器将短路故障转换为开路故障,将2种故障归结为开路故障,并对不同桥臂的开路故障控制策略进行了分析与计算。为实现输入电流的优化,提出对补偿电感进行功率解耦、中线电流补偿及退出运行等策略。通过仿真与实验对所设计的容错控制策略进行了验证,结果表明,在硬件改动较小的前提下,在不同桥臂故障下3-1MC均能维持输出电压稳定,同时输入电流的畸变较小。     

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。     

三相四臂对逆变电源控制方法的研究

针对三相四臂对逆变电源提出了一种新的控制方法,即在对三相输出电压不平衡机理分析的基础上,通过设计负序、零序控制器,消除了三相四臂对逆变电源中负序和零序分量的影响,从而保证三相相电压在不平衡负载下的对称输出,仿真结果验证了该方法的可行性.     

三相逆变电源不平衡负载控制方法的研究

针对对称分量法实现三相逆变器在不平衡负载下输出电压的正、负、零序分量补偿,以维持三相输出电压的平衡,该方法在三相负载严重不平衡时,其不平衡度仍然较大,且运算量大,适时性差,不易控制等问题.本文提出了一种三相逆变电源的输出电压分相控制的方法,分别对三相逆变器输出的线电压进行控制,以实现三相电压的平衡.理论和仿真分析表明,该方法能够使三相最大不平衡度从传统对称分量法的5.49％降到1％左右,在负载不平衡度达到200％的情况下,三相电压输出也能适时、稳定、可靠的达到平衡,有效地补偿因不平衡负载引起的逆变器输出电压畸变,从而保证逆变器在带任意不平衡负载时仍能维持三相平衡的输出电压.     

非线性不平衡负载下四桥臂逆变器的控制策略

电力电子变压器输出级逆变器与微电网中的离网逆变器输出特性直接受负载影响,交流负荷中含有大量的非线性与不平衡混合负载,会引起三相逆变器输出电压谐波畸变及不平衡,为了解决这个问题,提出了一种适用于三相四桥臂的电压不平衡和谐波抑制的混合控制策略。首先,基于四桥臂逆变器的数学模型,阐明了桥臂间的耦合关系;然后,详细分析了实现交流信号无差跟踪与抑制谐波对控制器工作性能的需求,并通过对伯德图的幅频特性分析,说明所提控制方法及参数选择的合理性。最后在αβ0坐标系下对非线性、不平衡混合负载接入下的逆变器进行仿真,验证了所提出控制策略及控制参数选择的正确性。     

三电平四桥臂低压SVG控制与应用研究

分析了三相三电平四桥臂逆变器的结构及优越性能,并将其作为三相SVG的主电路结构用以实现由于负载不平衡引起的三相四线制中性线电流的补偿。分析了其工作原理及数学模型,提出了基于载波层叠PWM方法的控制策略,实现对不平衡负载系统有效的无功补偿及中性线电流的控制,简化了传统三电平逆变器结构的控制方法:针对二极管钳位型三电平逆变器固有结构造成的直流侧电容电压中性点电位不平衡问题,分析了其不平衡原理,采用直流电压双环控制进行了电容电压稳定及均压控制,有效地平衡了直流侧电容电压。仿真结果验证了所提出的三电平四桥臂结构在提高输出波形质量和降低损耗方面的优良性能。