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.     

Research on Control of Fuel Cell Based Push-pull Forward Converter

四桥臂逆变器的作用是针对三相不平衡或非线性负载提供三相对称输出电压。逆变器中由于第四桥臂的存在，各桥臂控制之间存在一定的耦合关系，逆变器的控制变得非常复杂。鉴于多数文献只根据解耦变换矩阵给出了一种解耦方案，并未深入揭示四桥臂逆变器控制规律的本质。该文在分析第四桥臂作用和研究四桥臂逆变器控制规律基础上，提出了通过第四桥臂对负载产生的不平衡因素进行全补偿的思想。所提控制思想揭示了针对四桥臂逆变器的解耦变换矩阵的本质。在这一控制思想的基础上，该文给出了四桥臂逆变器的控制方法。所构造的控制方法简单实用，实现了四个桥臂的独立调节。针对不同的负载条件进行仿真，结果证明了控制方案的有效。 关键词：；；；     

采用SVM控制的四桥臂三相逆变器

文章介绍了四桥臂三相逆变器的结构，其三相负载可以是平衡的或不平衡的、线性的或非线性的。由于第4桥臂的加入，空间矢量调制控制变得非常复杂，而且不能处理未知负载。分析了三相逆变器的中点电压这个关键量，提出了1种新的SVM控制方案，该方案易于实现并能带未知负载。仿真结果证实了该方案的可行性。     

基于虚拟输出阻抗分析的并联三相四桥臂逆变器环流抑制

三相四桥臂(3P4L)逆变器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。多个逆变单元共输入、输出方式并联,能够实现功率扩容,但同时也带来并联单元之间的环流问题。而3P4L由于其独特的拓扑结构,其并联控制策略较单相或三相三桥臂逆变器并联更为复杂。在基于双闭环平均电流均流控制的并联3P4L逆变器控制策略基础上,建立并联系统的小信号模型,并由此获得并联桥臂的虚拟输出阻抗模型。分析控制环路以及主电路参数与虚拟输出阻抗的关系,根据分析结果指导环路与主功率器件的参数设计,达到抑制并联桥臂环流、提高并联单元均流性能的目的,最后提出基于虚拟输出阻抗分析法的并联环流抑制方法,通过仿真和实验验证了该方法的正确性。     

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。     

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。     

采用比例谐振控制的三相4桥臂并网逆变器的研究

对于并入380 V配电网、且带有本地负载的储能型三相光伏逆变器,首先保证三相4线负载供电,在某些情况下也可向电网输出功率,因而需要考虑负载不对称的问题。由于生活负载中单相负载较多,负载电流除正、负序分量外还有零序分量,因此采用4桥臂拓扑结构可以为零序电流提供可控回路。此外,对于并网逆变器的电流调节,除矢量控制外,还可以采用比例谐振控制,对正弦电流直接进行调节。对4桥臂逆变器并网电流的比例谐振控制方法进行分析,通过引入负载电流作为逆变器并网电流给定,可以在容量范围内跟踪不对称负载电流,最后经试验验证了该控制方法的有效性。     

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。     

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。     

基于人工神经网络的逆变器开路故障诊断

三相四桥臂逆变器具有优良的带不平衡负载能力,因此对于应用在航空电源、不间断电源(UPS)等领域具有重要意义.同时,由于第4桥臂的引入,使得四桥臂逆变器表现出的故障特征进一步复杂,从而增加了逆变器开关管开路故障诊断的难度.在此对三相四桥臂逆变器不同桥臂开关管出现开路故障时的变换器工作机理和工作过程进行了深入分析,构建了基于人工神经网络的开关管开路故障分类系统,提出提取三相四桥臂逆变器三相输出电压前10次谐波分量及其中线电感电流零次及开关频率处谐波分量作为故障特征值,同时将其作为人工神经网络故障分类系统的输入训练样本,并通过Matlab软件中M语言编程完成对故障诊断系统的训练和测试.训练和测试的结果表明,当逆变器工作在任意负载状态下(空载、满载以及2/3不平衡负载),所提出的人工神经网络故障分类系统对三相四桥臂逆变器开关管开路故障均具有良好的故障诊断能力.     

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。     

一种新的三相四桥臂逆变器控制方法

针对现有三相四桥臂逆变器控制方法比较复杂的缺点,提出一种新的第四桥臂与前三桥臂分别独立控制的控制方法,该方法与传统的三桥臂逆变器控制方法相兼容,简单易行,且方便对老产品进行改造.文中对四桥臂逆变器的三维空间矢量进行了分析,得出第四桥臂可独立控制的结论;建立了四桥臂逆变器的大信号模型,并在此基础上给出了相应的理论依据.仿真和实验结果进一步验证了该控制方案的正确性与可行性.     

三相四桥臂逆变器的三角波辅助控制策略

针对三相四桥臂逆变器常用的控制方法或者属于开环控制,或者需要大量繁琐的计算,不适用于对动静态性能要求较高的中高频逆变场合这一缺点,提出一种三相四桥臂逆变器的三角波辅助控制策略。该控制策略依据电压电流双闭环控制原理,通过对三相四桥臂逆变电路建立电压电流方程,推导三相输出电压对称所需要的条件,从而发现三角波在各相桥臂的控制中起到至关重要的作用。前三相桥臂在电压电流双闭环控制的基础上在调制信号中注入三角波,使得调制比可以大于1,提高了逆变器的直流电压利用率;第四桥臂则利用构造出的三角波作为调制信号进行PWM控制,确保逆变器在不平衡负载条件下输出电压对称。设计一台6 k VA原理样机,仿真和实验结果证明了该控制策略的可行性。     

基于空间矢量脉宽调制控制的四桥分布式电力并网逆变器

针对分布式发电与电力系统相联的电网中不平衡和非线性负载采用了一种三相四桥臂拓扑结构。、提出了一种四桥臂三相逆变器的二维SVM控制方案;其前三个桥臂由二维SVM控制,第四桥臂解耦控制。所构建的控制器具有电压利用率高、开关频率相对较低、控制灵活和实现简单等优点。仿真和实验结果验证了该控制方案的正确性与可行性。     

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。     

基于三次谐波注入法的三相四桥臂逆变电源

三相四桥臂逆变电源的三相负载可以是任意的,但由于第四桥臂的加入,使控制变得非常复杂.本文介绍了国内外对三相四桥臂逆变电源各种控制方法的优缺点,分析了三相四桥臂逆变电源的调制信号与输入直流电压的关系,提出了一种三次谐波注入法的新的PWM控制方案,同时谐波的注入不会影响输出电流,并能带任意负载.仿真和实验结果证实了该方案的可行性.     

三相逆变器输出电压不平衡的产生机理分析及其矫正

利用大信号平均模型对称分量分析方法对三相逆变器产生三相输出电压不平衡的机理进行系统的分析,得到了直观而清晰的结论,为对三相逆变器进行不平衡矫正提供了理论基础;在此基础上,提出相应的矫正方法。该文在三相输出电压不平衡产生机理的理论分析基础上,提出一种简单可行的三相四桥臂逆变器控制方法,从而保证逆变器在带不平衡负载时仍能维持三相平衡的输出电压。文章最后给出仿真和实验结果,验证了理论分析和所提出的控制方法的正确性。     

降低逆变器共模电压的三相四桥臂优化控制

提出一种基于三相四桥臂逆变器的正弦波脉宽调制(SPWM)状态交换控制策略,用于降低传统的三相三桥臂逆变器因电路不对称而产生的共模电压.该策略是往前3个桥臂进行载波移相控制的基础上,对被控制桥臂进行状态交换,以避免零状态的出现,突破了原来的载波移相策略对凋制指数的限制,能在任意调制指数下有效地抑制共模电压.经过优化状态交换策略,在保持良好的共模电压抑制效果基础上,得到了具有最优差模特性的方案.实验验证了SPWM状态变换策略的有效性.     

A novel three-phase four-leg inverter based load unbalance compensator for stand-alone microgrid

This paper proposes a three-phase four-leg voltage sourced inverter (VSI) based load unbalance compensator (LUC) including its control algorithm, which is a component of a microgrid. The purpose of proposed three-phase four-leg VSI based LUC is to improve power quality of the standalone microgrid. Power quality of the microgrid which was installed in Mara-island, Korea is analyzed using a real operational data. In this work, the microgrid in Mara-island which includes a photovoltaic power generation system, a diesel generator, a battery energy storage system, and a power management system is modeled in PSCAD/EMTDC, and proposed three-phase four-leg VSI based LUC is also modeled and applies to the modeled microgrid. Power flow and stability of the modeled microgrid with the LUC is analyzed under variable irradiance and unbalance loads. The results show that the proposed LUC helps to improve stability of the stand-alone microgrid. The proposed three-phase four-leg VSI based LUC and its control algorithm can be effectively utilized to the stand alone microgrid which has large unbalance loads.