一种T型NPC三电平三相四桥臂中点电位控制策略

T型中点箝位三电平(TNPC)逆变器因其损耗低、效率高已被广泛应用,但中点电位平衡是关键问题之一。针对中点电位偏移,采用直流侧并联半桥模块并且中线串接电感构成第四桥臂的结构,分析了第4桥臂数学模型及在三相负载平衡和不平衡工况下中点偏移电压谐波次含量,根据中点偏移电压谐波次含量不同提出基于PIR比例积分谐振的电压电流双环控制。该方法能够实现第4桥臂与TNPC独立控制,仿真和实验结果表明该方法能够保证直流侧中点电位平衡。     

并网逆变器馈网电流谐波抑制策略研究

为防止桥臂直通而设置的开关延时(死区)会引起并网逆变器桥臂输出电压偏差(死区效应),使馈网电流中含大量低次谐波。为此,提出一种双重功能正弦脉宽调制(SPWM)策略,该策略将设置开关延时和桥臂输出电压偏差抑制同时进行,从根本上解决了由开关延时引起的馈网电流波形畸变问题。仿真和实验结果表明,所提策略可有效抑制并网逆变器馈网电流的谐波含量,实现馈网电流的高功率因数运行。     

三相三线制模块化多电平换流器的对称稳态分析及解耦控制

通过对三相三线制模块化多电平换流器(MMC)进行数学建模,得到其网侧电流、环流、直流侧中点电位3个关键电气参量与桥臂电压不同分量之间的对应关系,并在对称稳态下分析了上述电气量所包含的谐波特征分量,提出了MMC网侧电流、环流交流分量和直流侧中点电位的解耦控制方法。仿真结果表明,提出的控制方法简单有效,可实现对网侧电流、环流交流分量和直流侧中点电位的解耦控制;各桥臂电气量保持对称,MMC可保持长期平稳运行。     

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。     

H桥级联型APF直流侧电压平衡三级控制

H桥级联型有源电力滤波器能够稳定工作的前提是各个直流侧电容电压均衡。由于各H桥单元的差异等原因,直流侧电压的不平衡不仅影响APF的谐波电流补偿效果,而且影响其安全运行。针对级联APF与电网之间的功率交换模型和补偿谐波电流的特征,通过控制APF输出五次零序电压来实现三相之间电压均衡、输出基波正序有功电流实现全局稳压。通过在相内每个H桥交流侧叠加有功电压矢量实现相内电压均衡,最终实现每一个直流母线电压的均衡稳定。同时H桥级联APF补偿谐波电流,降低网侧电流畸变率,低压环境下的仿真和实验结果验证了控制策略的有效性,为级联APF向更高电压等级场合的应用提供了基础。     

LCL滤波的三相并网逆变器电流双环控制策略

对于LCL滤波的三相并网型逆变器系统,电网电压畸变会增加网侧电流总谐波。针对该问题,分析了传统逆变侧电流单环控制策略无法有效抑制电网电压畸变对网侧电流的影响。为了增加网侧电流对电网电压畸变的抗扰性,提出了电流双环的控制策略。内环通过PI控制器实现对逆变侧电流的控制,外环通过PI+PR的控制方案完成对网侧电流的控制。通过推导系统的输出导纳的频率响应,分析了在提出方案下,网侧电流能够更有效地抑制网侧电压畸变的影响。仿真以及100kW样机的实验结果验证了该控制策略的有效性。     

并网逆变器输出电压直流分量的研究

与独立工作的逆变器相比,并网逆变器不仅要保证低的输出电压谐波畸变率和高效率,而且要求输出电压与电网电压大小、相位一致,更重要的是必须保证有低的进网电流谐波畸变率,以免对电网造成污染.双Buck逆变器类似于半桥逆变器,输入侧分压电容的电压偏差受很多因素的影响.分析了输出电压中的直流分量与分压电容电压偏差的关系以及对进网电流谐波畸变率的影响,并进行了实验验证.     

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。     

电流型控制半桥逆变器研究(I)--直流分压电容不均压问题

电流型控制半桥逆变器直流分压电容电压存在偏差,电容中点的电压偏移容易导致输出电压和电流波形的畸变,使电路性能恶化,甚至使系统失控.文中分析了电流型控制半桥逆变器分压电容不均压产生的原因,给出电容中点电压偏移的理论值,讨论了电容不均压问题对整个逆变器系统造成的影响.仿真和实验结果证实理论分析的正确性.由于该问题的存在,限制了电流型控制半桥逆变器的实用性.     

基于重复PI控制的光伏并网逆变器的研究

针对单纯PI控制的缺点,对光伏并网系统中逆变器的控制进行了改进,提出重复控制和PI控制相结合的电流跟踪控制策略。重复控制可以抑制网侧和负载侧对并网输出电流的周期性扰动,降低并网电流的总谐波畸变系数;PI控制则利用偏差调节原理,使逆变器输出并网电流实时跟踪参考正弦给定信号。此外,加入预测算法以便消除逆变器开关器件和输出滤波网络的延迟影响,使并网电流与电网电压相位趋于一致。实验结果表明,新的控制策略可有效改善并网电流波形,同时可保证逆变器输出电流与电网电压同频同相。     

基于H∞重复控制的三相四桥臂逆变器研究

为了解决微型电网中,作为功率接口的三相四桥臂逆变器存在输出波形畸变率大,跟踪给定正弦波慢的问题.在三相四桥臂逆变器解耦成三个单相逆变器的基础上,提出了一种H∞重复控制策略.首先依据内模控制原理,对每个单相逆变器建立了包含输出滤波器的逆变器系统模型,设计了重复控制的电压控制器.然后基于H∞控制原理,加入了稳定补偿器,以保证H∞最优性能.这就使逆变器的输出波形快速跟踪参考正弦波,逆变器输出电压畸变率明显小于常规控制方法.仿真和实验结果表明,不论在负载突变等大干扰情况下,还是在负载不平衡或者非线性的情况下,逆变器都能够保持完好的电压输出特性和良好的动态特性.     

重复PI控制的五电平光伏并网逆变器

介绍了一种双向开关型五电平逆变器,并提出了重复控制和PI调节相结合的复合控制方案。重复控制可以抑制网侧和负载侧对并网输出电流的周期性扰动,降低并网电流的总谐波畸变系数;PI调节使逆变器输出并网电流实时跟踪参考正弦给定信号,从而使系统具有良好的稳态和动态特性,提高对逆变器的控制精度。仿真和实验表明,用重复PI控制的五电平逆变器输出并网电流波形稳定,谐波畸变率小,并能实现实时快速跟踪电网电压相位,使系统工作在高功率因数状态下。     

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。     

改进SVPWM在直驱型风电并网控制中的仿真研究

目前大功率直驱永磁同步发电系统和三相PWM逆变器控制正成为风力发电技术研究的热点。主要针对直驱风电系统中网侧逆变器控制进行研究,为减小并网逆变器输出电流中的谐波,采用空间矢量脉宽调制技术;为维持直流环节电压的恒定和使输出电流快速跟踪给定电流,实现单位功率因数并网,采用电压外环、电流内环双闭环结构控制风电并网。给出一种改进SVPWM调制方法,可以消除偶次谐波,降低输出波形畸变率,并且分别采用传统SVPWM和改进SVPWM调制方法对风电系统的有源逆变部分进行了仿真,结果验证了改进SVPWM控制方法的可行性和有效性,从而为实践中完成较高电能质量风电并网提供理论基础。     

光伏并网逆变器的电流扰动观测控制方法研究

并网逆变器的输出电流质量易受到电网电压状态及逆变器系统参数的不确定性等因素的干扰。根据扰动观测器控制原理,建立电流控制的扰动观测模型,并设计电流扰动观测控制器,该方法将电网电压与直流侧电压变化设定为外部扰动变量,提高电流控制对这两种扰动的抗扰动性,同时可对输入功率变化时电路参数出现的差异性进行补偿控制,提高电流动态响应速度并减少输出电流谐波。仿真与实验结果表明,该电流控制方法可有效抑制三相电网电压不平衡或畸变状态造成的电流谐波,并改善在低输入功率状态的逆变器输出电流质量,当输入功率发生突变时,输出电流的响应速度与质量都得到明显提升,同时降低了光伏逆变器的最大功率跟踪过程时间。     

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。     

三相四桥臂逆变器输出滤波器的优化设计

三相四桥臂逆变器因其具有良好的带不平衡负载能力而受到各国学者的广泛研究.设计合理的相电感、输出滤波电容及中线电感能使三相四桥臂逆变器输出较好的波形.针对现有三相四桥臂逆变器输出滤波器体积大、滤波效果差等问题,基于谐波注入的控制方法,提出了输出滤波器优化设计的方法.采用理论分析并结合Saber软件仿真的方法对相电感、输出滤波电容和中线电感分别进行了设计.实验研制了一台原理样机验证了该设计方法的可行性.     

NPC型三电平光伏并网逆变器模型预测控制

为了提高两级式NPC型三电平光伏并网逆变器系统的动态响应、降低并网电流谐波畸变率,采用模型预测控制的理论,提出了一种改进型的可优化集模型预测控制策略。利用变步长观测法得到直流侧母线参考电压,并与boost电路输出电压(即逆变器直流侧电压Udc)可获得光伏并网的有功给定值分量idref。考虑到传统模型预测控制计算量大等问题,并建立了dq旋转坐标系下的电压参考值;同时构造出可优化的性能代价目标函数。仿真结果表明:该方法能够保证光伏并网系统可靠平稳运行;并且不仅能够快速追踪光伏阵列的最大功率点,而且具有较小的电网电压波形和三相电流总谐波失真值;同时降低了模型预测控制策略的计算量。     

基于单周控制的三相4桥臂有源电力滤波器

提出一种基于单周控制的三相4桥臂有源电力滤波器(APF).该方法只需检测三相电网电流、中线电流和APF直流侧电容电压,不需要乘法器,省去了谐波和无功电流的计算.整个控制器只需一个带复位的积分器、4个比较器、4个触发器和一些线性元件组成,控制器结构简单,并且具有较强的鲁棒性和较高的可靠性.单周控制为非线性定频控制方法,因此其控制精度高,补偿效果好,易于工业应用.在对三相4桥臂有源滤波器分析、建模的基础上采用Saber仿真软件进行了仿真研究.仿真结果表明基于单周控制的三相4桥臂有源电力滤波器能够对系统谐波、无功和零序电流进行有效的补偿,且响应快.     

基于LCCL滤波器的三相并网逆变器前馈控制策略

在dq旋转坐标系下提出了基于LCCL滤波的三相并网逆变器前馈控制策略,该控制策略可以有效抑制电网电压畸变造成的并网电流谐波。首先在dq坐标系下分析了基于LCCL滤波的三相并网逆变器控制策略的优点,但在该控制策略下,网侧电流没有直接受控导致其对于电网电压畸变的抑制能力较差,这将造成网侧电流较大的谐波。通过推导闭环系统中网侧电压与给定量之间的关系,完全前馈电网电压以减小电网电压畸变对网侧电流的影响,同时分解前馈量,分别前馈至电流给定以及控制量上从而增加了该前馈策略的可行性。最后,仿真以及100kW样机的实验结果验证了该方法的有效性。