高效率电流滞环控制逆变器的设计与实现

本文分析研究了一种电流滞环控制逆变器的工作原理,其采用三态电流滞环控制,以输出电压误差放大信号作为输出滤波电感电流的给定信号,使得输出滤波电感电流在一定范围内滞环跟踪变化。给出了滞环宽度和输出滤波电感等关键电路参数的选取与设计方法;设计并研制了一台原理样机。仿真分析及实验结果表明,电流滞环控制逆变器具有控制简单、可靠性高、动态响应速度快、抗短路能力强、变换效率高等优点。     

逆变器单极性电流SPWM控制与滞环控制比较

分析了电流滞环控制型及电流SPWM(正弦脉宽调制)控制倍频调制型逆变器的工作原理;讨论了这两种控制方式下逆变器的谐波分布,给出了各自滤波器的设计方法,并针对它们制作了两台300W原理样机。通过仿真与实验验证,与电流滞环控制型逆变器相比,电流SPWM控制倍频调制型逆变器具有谐波分布固定,滤波器设计简单的优点,在开关频率相同的条件下,要获得滤波后相同质量的输出波形,前者的滤波器大大小于后者。     

三电平环宽自适应准定频滞环模型预测控制研究

基于有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)的滞环模型预测控制(HMPC)应用在三电平逆变器中具有动态响应快、多目标优化处理的优点,但其开关动作没有规律,开关频率波动范围大,导致逆变器输出电流频谱较为分散,不便于滤波器的设计。为了改善上述问题,本文提出一种环宽自适应模型预测控制(AHB-HMPC)方法,将系统的平均开关频率和开关频率波动范围也作为控制目标,引进滞环控制思想,并可在线调整电流滞环大小,使得系统平均开关频率可控且使开关频率稳定在以平均开关频率为中心的滞环内,在保留HMPC快速性、多目标优化处理等优点的同时,有效地使逆变器输出电流频谱相对集中在平均开关频率周围,方便了滤波器的设计。最后,仿真和实验结果表明,本控制方法是可行和有效的。     

两级式电流滞环控制逆变器的研究与优化设计

分析研究了一种两级式电流滞环控制逆变器的电路结构及其工作原理,该电路由前级交错并联双管正激直流变换器与后级电流滞环控制逆变器级联而成.讨论了前级部分的控制方式对变换器效率的影响,给出了滞环宽度和输出滤波电感等关键电路参数的选取与设计方法,优化设计并研制了一台原理样机.实验表明,两级式电流滞环控制逆变器具有控制简单、动态...     

并网逆变器输出电流滞环跟踪控制技术研究

根据并网PWM逆变器运行特点,分析论述了两态滞环调制和三态滞环调制工作原理。研究和设计了一种具有倍频效果的三态滞环控制逆变器并网系统及其状态转移控制逻辑。在并网效率、并网电流脉动和开关频率等方面对两种滞环控制方式进行了对比研究。Pspice仿真和样机实验验证了在输出电流和环宽设定相同的情况下,三态滞环调制较之两态电流滞环调制具有倍频控制的效果,可在相对低的开关频率下获得较快的动态响应,有利于降低功率管开关损耗,提高并网系统运行效率。系统可实现功率因数为1的并网电流输出,且具有稳定性好、电流脉动小等优点。     

三态滞环控制逆变器等效输出阻抗计算与分析

三态滞环控制电压源逆变器采用电压外环和电流内环双闭环控制技术,具有电路拓扑和控制电路简单、稳态和动态性能良好的特点。对于电压源型逆变器,稳态电压精度是其输出电压的一个重要指标,其大小取决于逆变器的等效输出阻抗的大小。利用三态滞环控制逆变器的闭环传递函数求解出其等效输出阻抗的表达式,分析了逆变器控制电路参数对稳压精度的影响。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

并联有源电力滤波器不定频滞环SVPWM控制与滞环控制的比较

针对并联有源电力滤波器(active power filter,APF)传统滞环控制的不足,将滞环控制与电压空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)相结合,提出了一种基于不定频滞环的SVPWM电流控制策略。该方法的显著特点是通过识别参考电压矢量和电流误差矢量区域控制滤波器的输出,避免了复杂的计算和逆变器不必要的开关,并且可以减少高次谐波、加快响应速度。然后分析了与滞环控制的区别。最后仿真结果表明在补偿效果、开关频率和直流电压利用率方面,不定频滞环SVPWM控制比滞环控制均具有一定优势。     

性能优良的电流型控制逆变电源

三态电流滞环控制策略通过引入恒定频率的时钟信号和鉴频鉴相电路,有效地克服了三态离散脉冲调制(Discrete Pulse Modulation,简称DPM)电流滞环控制策略的缺陷。分析研究了三态电流滞环控制逆变器的电路拓扑、三态电流滞环控制策略、稳态原理特性、以及关键电路参数的设计准则。设计并研制成功的1 kVA 190 VDC/115 V400 HzAC逆变器原理样机具有变换效率高,体积重量小,输出频谱特性优,输出波形质量高,静态精度高,动态响应快,负载适应能力强,音频噪音低,成本低等优良的综合性能。     

单相有源电力滤波器的滞环控制策略分析

分析并比较了四种适用于电压逆变器开单相有源电力滤波器的电流滞环控制策略。提出了降低有源电力滤波器开关频率及减小该开关频率变化范围的方法。     

电流滞环控制级联型逆变器的矢量控制

为寻求更适合的级联型逆变器的调制方法,研究了电流滞环控制级联型逆变器的矢量控制。该法采用与单极性正弦脉宽调制(简称SPWM调制)相似的单极性电流滞环控制,控制脉冲产生简单。电流滞环控制时采用动态调整滞环宽度实现开关频率恒定,可用类似相移SPWM脉冲产生方式来实现电流滞环控制时H桥级联型逆变器一相多H桥移相控制脉冲的产生;电流滞环控制的级联型逆变器按转子磁场定向矢量系统采用转子闭环,磁甸开环控制。最后仿真与实验结果验证了所提方法正确,逆变器转速外环跟踪性快速,矢量系统动静态性能良好。     

一种新型双频控制大功率逆变器的仿真研究

该文介绍了一种新型双频控制高压大功率逆变器,其拓扑由一个可以采用GTO等低频开关器件的大功率逆变器单元(主逆变器)和一个可以采用IGBT等高频开关器件的小功率逆变器单元(辅逆变器)级联组合而成.主逆变器单元采用定脉宽控制方式,主要用于输出功率以提高整个逆变器的功率等级;而辅逆变器单元采用多电平PWM控制技术,主要用于提...     

级联多电平逆变器的频谱分析及滤波器设计

为解决级联多电平技术过大的电压变化率和相对集中的高次谐波的问题,通过计算机仿真技术,深入比较了几种典型拓扑结构的逆变器输出电压谐波的频谱,分析了基于载波组SPWM调制技术的级联多电平逆变器输出电压的谐波特征后,针对该结构电压谐波的特点,提出一种级联多电平逆变器的LC滤波器设计方法并给出了电抗参数和电容参数的具体设计原则和方法。该方法综合考虑了滤波器频率特性和功率因数等要素,通过仿真实验证明,通过该方法选择的滤波器参数满足系统各方面的要求,达到预期的滤波效果,对于不同功率因数的负载,均有很好的滤波效果,并提高了系统的功率因数。     

基于滤波电容电流补偿的并网逆变器控制

在并网逆变器中,LC滤波器因容易控制和具有良好的高频衰减特性而应用广泛。分析了输出滤波电容对采用LC滤波的并网逆变器并网电流幅值、相位和低次谐波的影响,提出一种采用滤波电容电流补偿和电网电压前馈的数字PI控制策略,给出了离散时间域下控制器参数的设计方法,并从电网谐波阻抗角度分析了控制器抑制电网电压扰动的能力。理论分析和实验证明,该方案能有效降低并网电流的谐波畸变率(THD),提高并网逆变器输出电能质量。     

一种新的逆变器并网控制策略的研究

提出了一种新的逆变器并网控制策略。可独立与并网双模式运行的逆变器在并网模式下,由于输出滤波电容的影响,在轻载时进网电流ηTHD高,输出功率因数低。该逆变器在传统控制策略的基础上,加入输出滤波电容电流补偿器,消除输出滤波电容电流对电网的影响,从而可以实现独立与并网2模式之间的无缝切换;全负载范围内或电网电压谐波含量大时,可实现高的输出功率因数和低的进网电流ηTHD。该文阐述了该控制策略的工作原理和参数设计原则,并以一台500W基于DSP控制的双降压式半桥逆变器进行了实验验证。     

比例谐振算法和扰动观测器控制的单相逆变器

滤波器参数变化、直流侧电压波动和负载变化等被视为逆变器控制系统的扰动,这些扰动对逆变器的输出电压会产生影响,双闭环控制一般解决不了此类问题。针对上述不足,研究了一种比例谐振算法和扰动观测器的电压控制策略。首先,从理论上研究了扰动观测器抑制外部扰动的有效性和扰动观测器的实现方法;其次,整定了电流控制算法和电压控制算法的参数,设计了扰动观测器。仿真结果表明,所研究的控制策略能有效地抑制输入直流侧电压波动、负载波动和滤波参数变化等扰动,大幅提高了单相逆变器输出电压的质量。     

基于谐波频谱的LCL滤波器设计

此处研究了基于谐波频谱的LCL滤波器设计。针对LCL滤波三相并网逆变器,给出采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法控制的逆变桥桥臂电压输出谐波。依据EMI滤波器设计的方法,研究谐波频谱与谐振频率之间的关系,得出LCL滤波器的谐振频率。在此基础上,设计出满足并网要求且总电感量最小的LCL滤波器。最后通过三相并网逆变器的实验装置给出了LCL滤波器设计方案的实验效果。     

基于重复控制的电压源型逆变器输出电流波形控制方法

该文将重复控制和状态反馈方法用于一种混合有源电力滤波器中的电压源型逆变器的输出电流波形控制，其中状态反馈环节保证了系统的稳定性，而重复控制环节提高了输出电流波形的跟踪精度。文中详细分析了控制器的设计思路和频率特性。实验结果表明采用该方法后，可以取消逆变器输出滤波器中的电阻元件，减小运行损耗，同时显著改善滤波效果，适合于高电压大电流场合的谐波治理。     

基于独立光伏系统的三相三电平逆变器

为给二级能量变换结构的光伏电厂提供高效后级逆变器,设计和实现了一台12 kVA逆变器。主电路采用中点位式三电平结构,以IGBT作为主开关器件,以重复控制与瞬时值反馈控制相结合的控制策略产生SPWM波,利用重复控制抑制非线形负载下的电压畸变,利用瞬时值反馈控制改善系统的动态响应过程,输出级采用LC滤波器减少输出电压u的谐波及du/dt,采用软硬件相结合的限流保护方法。装置实验表明,这种逆变器效率和输出波形质量高。     

一种LCL滤波器并网逆变电源准定频直接功率控制策略

针对传统逆变电源直接功率控制（DPC）开关频率不固定,导致系统输出滤波器设计困难,提出了一种LCL滤波器并网逆变电源准定频DPC策略。在传统并网逆变电源DPC的基础上,引入LCL输出滤波器,在低开关频率条件下实现了系统并网电流的低畸变,同时大大减小了并网总电感大小。对于LCL滤波器引入的高频谐振问题,引入了有源功率阻尼控制环节,保证了系统良好的稳定性和高并网性能。仿真试验结果表明,所提出的控制策略性能优良,在新能源并网发电领域有一定的应用参考价值。     

基于SG3525和TDS2285的单相交流逆变器的设计

为了克服传统逆变器控制电路设计复杂、成本较高且逆变输出波形品质差、电流畸变率高等缺陷,采用了DC DC AC的逆变拓扑结构,在前级DC DC模块中采用专用芯片SG3525并设计外围电路获取占空比为0.4的PWM,其可将48 V直流输入转变为400 V高压脉冲直流输出,在后级DC AC模块使用专用芯片TDS2285,产生高精度无毛刺SPWM波,通过精确的控制死区时间以实现全桥逆变控制输出。最终得到频率为50 Hz,幅值为220 V的正弦波,满载工作时输出电压变化在2%以内,频率变化在±1 Hz以内,效率可以达到80%。与此同时本还研究了升压、逆变过程中驱动电路、变压器、滤波器等参数的计算选择。实验结果表明采用专用控制芯片的DC DC AC拓扑结构电路简单,逆变器具有良好的稳态性能和动态性能,同时改善了对非线性负载的适应性,提高了逆变器输出的品质。